OS: Semaphore Signalling

Cea mai puternică utilizare a semaforului nu e ca mutex, ci ca semnal între fire. Trucul: inițializăm semaforul cu 0. Astfel, sem_wait blochează imediat, până când un alt fir face sem_post.

Schema e utilă când vrem ca un fir să aștepte un eveniment de la altul: un rezultat pregătit, o intrare disponibilă, o comandă terminată. Diferit de mutex, unde ambele fire "concurează" pentru resursă, aici avem o relație clară: unul așteaptă, celălalt semnalează.

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

sem_t gata;
int rezultat;

void *calculeaza(void *arg) {
    // Facem un calcul lung...
    rezultat = 42;
    // Semnalam ca rezultatul e gata.
    sem_post(&gata);
    return NULL;
}

int main(void) {
    sem_init(&gata, 0, 0);   // init cu 0: sem_wait blocheaza imediat

    pthread_t worker;
    pthread_create(&worker, NULL, calculeaza, NULL);

    // Asteptam semnalul de la worker.
    sem_wait(&gata);
    printf("Rezultat: %d\n", rezultat);

    pthread_join(worker, NULL);
    sem_destroy(&gata);
    return 0;
}

Poți zice: "Dar pthread_join face același lucru: așteaptă firul." Corect, aici pthread_join ar fi fost destul. Semaforul strălucește când vrem să așteptăm un moment intermediar din execuția firului (nu terminarea totală), sau când firul rulează într-o buclă infinită și niciodată nu se termină de tot.

Când combini două semafoare, poți sincroniza doi actori care fac schimb de mesaje, un pattern numit rendezvous. Producătorul pune o valoare într-o variabilă partajată, semnalează plin, apoi așteaptă gol; consumatorul așteaptă plin, citește, apoi semnalează gol înapoi. Ambele fire alternează controlul printr-un singur slot.

sem_t plin;   // init 0, semnalat de producator cand slotul are date
sem_t gol;    // init 1, semnalat de consumator cand slotul e liber

Pattern-ul e fundamentul multor cozi de mesaje și pipeline-uri.

Misiune: Așteaptă rezultatul

Un fir "worker" trebuie să calculeze suma numerelor 1 până la 10 și să o pună într-o variabilă globală. Firul principal așteaptă semnalul, apoi tipărește rezultatul.

1. Declară un semafor gata inițializat cu 0.
2. Firul worker calculează 1 + 2 + ... + 10 și îl scrie în variabila globală suma. Apoi face sem_post(&gata).
3. Firul principal face sem_wait(&gata), apoi tipărește Suma: 55.
4. La sfârșit, pthread_join pe worker și sem_destroy pe semafor.

Exemplu

Suma: 55

Rezultatul e deterministic: firul principal nu poate tipări valoarea până când worker-ul nu a scris-o și nu a semnalat.

Folosește sem_t, sem_init, sem_wait, sem_post, sem_destroy din <semaphore.h>, și pthread_create, pthread_join din <pthread.h>.