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En este tutorial, exploraremos el uso de semáforos en C utilizando pthreads en Linux. Los semáforos son herramientas de sincronización que controlan el acceso a recursos compartidos por múltiples hilos.
¿Qué es un semáforo?
Un semáforo es una variable o abstracto de programación utilizado para controlar el acceso a un recurso común en un entorno de programación concurrente como los hilos (threads). Un semáforo puede inicializarse con un valor no negativo y proporciona operaciones de espera (wait) y señalización (signal).
Bibliotecas necesarias
Para trabajar con semáforos y pthreads en C, necesitamos incluir las siguientes bibliotecas:
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#include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> |
Ejemplo 1: Uso básico de semáforos con pthreads
En este ejemplo, utilizaremos un semáforo para sincronizar dos hilos. Un hilo incrementará un contador y el otro hilo lo imprimirá.
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#include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #define NUM_ITERATIONS 10 sem_t semaphore; int counter = 0; void* increment(void* arg) { for (int i = 0; i < NUM_ITERATIONS; i++) { sem_wait(&semaphore); // Espera a que el semáforo esté disponible counter++; printf("Increment thread: counter = %d\n", counter); sem_post(&semaphore); // Señaliza que el semáforo está disponible sleep(1); } return NULL; } void* print(void* arg) { for (int i = 0; i < NUM_ITERATIONS; i++) { sem_wait(&semaphore); // Espera a que el semáforo esté disponible printf("Print thread: counter = %d\n", counter); sem_post(&semaphore); // Señaliza que el semáforo está disponible sleep(1); } return NULL; } int main() { pthread_t inc_thread, print_thread; // Inicializa el semáforo con un valor de 1 sem_init(&semaphore, 0, 1); // Crea los hilos pthread_create(&inc_thread, NULL, increment, NULL); pthread_create(&print_thread, NULL, print, NULL); // Espera a que los hilos terminen pthread_join(inc_thread, NULL); pthread_join(print_thread, NULL); // Destruye el semáforo sem_destroy(&semaphore); return 0; } |
Compilar y ejecutar
Para compilar y ejecutar el programa, usa los siguientes comandos en la terminal:
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gcc -o semaphore_example example1.c -lpthread ./semaphore_example |
Este programa crea dos hilos. Uno incrementa un contador y el otro lo imprime. Ambos hilos están sincronizados utilizando un semáforo para asegurar que no accedan al contador al mismo tiempo.
Consideraciones de seguridad
Es importante asegurarse de que los semáforos se inicialicen correctamente y se destruyan después de su uso para evitar fugas de recursos. Además, el uso incorrecto de semáforos puede llevar a condiciones de carrera o bloqueos (deadlocks).
Conclusión
Los semáforos son una herramienta poderosa para la sincronización de hilos en programas concurrentes. Con los ejemplos proporcionados, ahora deberías tener una comprensión básica de cómo usar semáforos con pthreads en C bajo un entorno Linux.