std::counting_semaphore, std::binary_semaphore
| 在标头 <semaphore> 定义
|
||
| template< std::ptrdiff_t LeastMaxValue = /* 由实现定义 */ > class counting_semaphore; |
(1) | (C++20 起) |
| using binary_semaphore = std::counting_semaphore<1>; |
(2) | (C++20 起) |
counting_semaphore 是一个轻量同步原语，能控制对共享资源的访问。不同于 std::mutex，counting_semaphore 允许同一资源进行多个并发的访问，至少允许 LeastMaxValue 个同时的访问者。若 LeastMaxValue 为负则程序非良构。binary_semaphore 是 std::counting_semaphore 的特化的别名，其 LeastMaxValue 为 1。实现可能将 binary_semaphore 实现得比 std::counting_semaphore 的默认实现更高效。counting_semaphore 含有由构造函数初始化的内部计数器。调用 acquire() 与相关方法减少此计数器，而调用 release() 则增加它。当计数器为零时，acquire() 阻塞该计数器直至它增加，但 try_acquire() 不阻塞；try_acquire_for() 与 try_acquire_until() 阻塞直至计数器增加或到达时限。
类似于 std::condition_variable::wait()，counting_semaphore 的 try_acquire() 可能虚假地失败。
std::counting_semaphore 的特化不满足可默认构造 (DefaultConstructible) 、可复制构造 (CopyConstructible) 、可移动构造 (MoveConstructible) 、可复制赋值 (CopyAssignable) 和可移动赋值 (MoveAssignable) 。
数据成员
| 成员名 | 定义 |
counter (私有)
|
std::ptrdiff_t 类型的内部计数器。 (仅用于阐述的成员对象*) |
成员函数
构造 counting_semaphore (公开成员函数) | |
销毁 counting_semaphore (公开成员函数) | |
| operator= [弃置] |
counting_semaphore 不可赋值 (公开成员函数) |
操作 | |
| 增加内部计数器并解除获得者 (公开成员函数) | |
| 减少内部计数器或阻塞到直至能如此 (公开成员函数) | |
| 尝试减少内部计数器而不阻塞 (公开成员函数) | |
| 尝试减少内部计数器，至多阻塞一段时长 (公开成员函数) | |
| 尝试减少内部计数器，阻塞直至一个时间点 (公开成员函数) | |
常量 | |
| [静态] |
返回内部计数器的最大可能值 (公开静态成员函数) |
注解
如其名所示，LeastMaxValue 是最小 的最大值，而非实际 最大值。因此 max() 能产生大于 LeastMaxValue 的值。
不同于 std::mutex，counting_semaphore 不与执行线程捆绑——例如，能在不同于释放信号量的线程获取该信号量。能同时进行 counting_semaphore 上的所有操作而无需联系到任何特定的执行线程，但析构函数能在一个不同的线程上执行但不能在多个线程同时执行。
信号量常用于发信/提醒而非互斥，通过初始化该信号量为 0 从而阻塞尝试 acquire() 的接收者，直至提醒者通过调用 release(n) “发信”。在此方面可把信号量当作 std::condition_variable 的代用品，通常它有更好的性能。
| 功能特性测试宏 | 值 | 标准 | 功能特性 |
|---|---|---|---|
__cpp_lib_semaphore |
201907L | (C++20) | std::counting_semaphore, std::binary_semaphore
|
示例
#include <chrono> #include <iostream> #include <semaphore> #include <thread> // 全局二元信号量实例 // 设置对象计数为零 // 对象处于未被发信状态 std::binary_semaphore smphSignalMainToThread{0}; std::binary_semaphore smphSignalThreadToMain{0}; void ThreadProc() { // 通过尝试减少信号量的计数等待来自主程序的信号 smphSignalMainToThread.acquire(); // 此调用阻塞直至信号量的计数被从主程序增加 std::cout << "[线程] 获得信号" << std::endl; // 回应消息 // 等待 3 秒以模拟某种线程正在进行的工作 using namespace std::literals; std::this_thread::sleep_for(3s); std::cout << "[线程] 发送信号\n"; // 消息 // 对主程序回复发信 smphSignalThreadToMain.release(); } int main() { // 创建某个工作线程 std::thread thrWorker(ThreadProc); std::cout << "[主] 发送信号\n"; // 消息 // 通过增加信号量的计数对工作线程发信以开始工作 smphSignalMainToThread.release(); // 通过试图减少信号量的计数等待直至工作线程完成工作 smphSignalThreadToMain.acquire(); std::cout << "[主] 获得信号\n"; // 回应消息 thrWorker.join(); }
输出：
[主] 发送信号 [线程] 获得信号 [线程] 发送信号 [主] 获得信号