面试题：C语言中如何初始化一个信号量用于互斥

Question

在Linux环境下使用C语言，描述如何初始化一个信号量来实现互斥访问临界区，需要写出关键的初始化代码片段，并说明初始化时设置的初始值为什么能实现互斥。

Answer 1

在Linux环境下，使用POSIX信号量来实现互斥访问临界区，关键代码如下：

#include <semaphore.h>

// 定义一个信号量
sem_t mutex;

// 初始化信号量
sem_init(&mutex, 0, 1);

在初始化信号量 sem_init(&mutex, 0, 1) 时，第三个参数设置为1，这是因为：

1. 信号量本质：信号量是一个计数器，其值表示可用的资源数量。
2. 互斥原理：当设置初始值为1时，意味着只有1个“单位”的资源可用。当一个线程想要进入临界区，它需要获取这个信号量（此时信号量的值减1变为0）。由于信号量值变为0，其他线程再尝试获取信号量时就会被阻塞，直到占用信号量的线程释放信号量（信号量的值加1变为1）。这样就保证了同一时间只有一个线程能够进入临界区，从而实现了互斥访问。

在使用完信号量后，应该通过 sem_destroy(&mutex) 来销毁信号量，以释放相关资源。