C++实现简单的信号量Semaphore _ 互斥锁与计数器模拟【源码】-C++-PHP中文网

不能直接用 std::mutex 模拟信号量，因其仅支持单次加锁/解锁且须同线程配对，而信号量需跨线程、多次调用的计数器与阻塞等待机制；仅用 mutex 加 int 计数器而无条件变量会导致 busy-wait 或死锁。

c++实现简单的信号量semaphore _ 互斥锁与计数器模拟【源码】

为什么不能直接用 `std::mutex` 模拟信号量

因为 std::mutex 只能加锁/解锁一次，且必须由同一线程成对调用，而信号量的 wait() 和 signal() 可跨线程、可多次调用，核心是「计数器 + 阻塞等待」。直接拿互斥锁套个 int 计数器，不配条件变量的话，wait() 会忙等或死锁。

常见错误现象：wait() 中用 while (count —— CPU 占用飙高；或者没用 <code>std::condition_variable 就调 wait()，导致线程永远卡住。

必须搭配 std::condition_variable 实现阻塞等待
所有对计数器的读写必须在 std::mutex 保护下进行
signal() 唤醒时用 notify_one()（单个等待者）还是 notify_all()（多个），取决于语义需求；一般用 notify_one() 更高效

`wait()` 被唤醒后为什么还要再检查计数器

因为 std::condition_variable::wait() 可能发生虚假唤醒（spurious wakeup），即没被 notify 也返回。所以不能只靠通知，必须在 while 循环里重检条件。

典型错误写法：if (count —— 一旦虚假唤醒，就跳过检查直接往下走，可能造成负计数或逻辑崩溃。

正确模式是：while (count
唤醒后立即消费资源：--count; 必须在锁内完成，否则多线程下竞态
注意：cv.wait() 会自动释放锁并挂起，返回时已重新持有锁

完整可运行的 C++11 实现（无第三方依赖）

以下是最小可行实现，支持构造时指定初始值，线程安全，符合 POSIX 信号量语义：

class Semaphore {
    std::mutex mtx;
    std::condition_variable cv;
    int count;
public:
    explicit Semaphore(int init = 0) : count(init) {}
<pre class="brush:php;toolbar:false;">void wait() {
    std::unique_lock<:mutex> lock(mtx);
    while (count  lock(mtx);
    ++count;
    cv.notify_one(); // 或 notify_all()，按需选择
}</:mutex>

};