std::counting_semaphore, std::binary_semaphore
| 在标头 <semaphore> 定义
|
||
| template<std::ptrdiff_t LeastMaxValue = /* implementation-defined */> class counting_semaphore; |
(1) | (C++20 起) |
| using binary_semaphore = std::counting_semaphore<1>; |
(2) | (C++20 起) |
counting_semaphore 是一个轻量同步元件，能控制对共享资源的访问。不同于 std::mutex 、 counting_semaphore 允许同一资源有多于一个同时访问，至少允许 LeastMaxValue 个同时的访问者若LeastMaxValue 为负则程序为谬构。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。由调用 acquire() 与相关方法减少此计数器，而它通过调用 release() 增加。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 std::condition_variable 的 wait() ， counting_semaphore 的 try_acquire() 可能虚假地失败。
std::counting_semaphore 的特化非可默认构造 (DefaultConstructible) 、可复制构造 (CopyConstructible) 、可移动构造 (MoveConstructible) 、可复制赋值 (CopyAssignable) 或可移动赋值 (MoveAssignable) 。
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= [被删除] |
counting_semaphore 不可赋值 (公开成员函数) |
操作 | |
| 增加内部计数器并除阻获取者 (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。从而 max() 能产生大于 LeastMaxValue 的值。
不同于 std::mutex ， counting_semaphore 不捆绑到执行线程——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，除了不能同时执行，但能在一个不同的线程上执行析构函数。
信号量亦常用于发信/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 的替用品，通常它有更好的性能。
示例
#include <iostream> #include <thread> #include <chrono> #include <semaphore> using namespace std::literals; // 全局二元信号量实例 // 设置对象计数为零 // 对象在未被发信状态 std::binary_semaphore smphSignal(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 smphSignal.acquire(); // 此调用阻塞直至信号量的计数被从主程序增加 std::cout << "[thread] Got the signal" << std::endl; // 回应消息 // 等待 3 秒以模仿某种线程正在进行的工作 std::this_thread::sleep_for(3s); std::cout << "[thread] Send the signal\n"; // 消息 // 对主程序回复发信 smphSignal.release(); } int main() { // 创建某个背景工作线程，它将长期存在 std::jthread thrWorker(ThreadProc); std::cout << "[main] Send the signal\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 smphSignal.release(); // release() 后随 acquire() 可以阻止工作线程获取信号量，所以添加延迟： std::this_thread::sleep_for(50ms); // 通过试图减少信号量的计数等待直至工作线程完成工作 smphSignal.acquire(); std::cout << "[main] Got the signal\n"; // 回应消息 }
输出：
[main] Send the signal [thread] Got the signal [thread] Send the signal [main] Got the signal