在看了上面的帖子后，这个概念对我来说很清楚。但仍有一些挥之不去的问题。所以，我写了一小段代码。

当我们试图给出一个信号量而不接收它时，它就会通过。但是，当你试图给出一个互斥量而不获取它时，它会失败。我在Windows平台上进行了测试。启用USE_MUTEX使用MUTEX运行相同的代码。

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#define xUSE_MUTEX 1
#define MAX_SEM_COUNT 1

DWORD WINAPI Thread_no_1( LPVOID lpParam );
DWORD WINAPI Thread_no_2( LPVOID lpParam );

HANDLE Handle_Of_Thread_1 = 0;
HANDLE Handle_Of_Thread_2 = 0;
int Data_Of_Thread_1 = 1;
int Data_Of_Thread_2 = 2;
HANDLE ghMutex = NULL;
HANDLE ghSemaphore = NULL;


int main(void)
{

#ifdef USE_MUTEX
    ghMutex = CreateMutex( NULL, FALSE, NULL);
    if (ghMutex  == NULL) 
    {
        printf("CreateMutex error: %d\n", GetLastError());
        return 1;
    }
#else
    // Create a semaphore with initial and max counts of MAX_SEM_COUNT
    ghSemaphore = CreateSemaphore(NULL,MAX_SEM_COUNT,MAX_SEM_COUNT,NULL);
    if (ghSemaphore == NULL) 
    {
        printf("CreateSemaphore error: %d\n", GetLastError());
        return 1;
    }
#endif
    // Create thread 1.
    Handle_Of_Thread_1 = CreateThread( NULL, 0,Thread_no_1, &Data_Of_Thread_1, 0, NULL);  
    if ( Handle_Of_Thread_1 == NULL)
    {
        printf("Create first thread problem \n");
        return 1;
    }

    /* sleep for 5 seconds **/
    Sleep(5 * 1000);

    /*Create thread 2 */
    Handle_Of_Thread_2 = CreateThread( NULL, 0,Thread_no_2, &Data_Of_Thread_2, 0, NULL);  
    if ( Handle_Of_Thread_2 == NULL)
    {
        printf("Create second thread problem \n");
        return 1;
    }

    // Sleep for 20 seconds
    Sleep(20 * 1000);

    printf("Out of the program \n");
    return 0;
}


int my_critical_section_code(HANDLE thread_handle)
{

#ifdef USE_MUTEX
    if(thread_handle == Handle_Of_Thread_1)
    {
        /* get the lock */
        WaitForSingleObject(ghMutex, INFINITE);
        printf("Thread 1 holding the mutex \n");
    }
#else
    /* get the semaphore */
    if(thread_handle == Handle_Of_Thread_1)
    {
        WaitForSingleObject(ghSemaphore, INFINITE);
        printf("Thread 1 holding semaphore \n");
    }
#endif

    if(thread_handle == Handle_Of_Thread_1)
    {
        /* sleep for 10 seconds */
        Sleep(10 * 1000);
#ifdef USE_MUTEX
        printf("Thread 1 about to release mutex \n");
#else
        printf("Thread 1 about to release semaphore \n");
#endif
    }
    else
    {
        /* sleep for 3 secconds */
        Sleep(3 * 1000);
    }

#ifdef USE_MUTEX
    /* release the lock*/
    if(!ReleaseMutex(ghMutex))
    {
        printf("Release Mutex error in thread %d: error # %d\n", (thread_handle == Handle_Of_Thread_1 ? 1:2),GetLastError());
    }
#else
    if (!ReleaseSemaphore(ghSemaphore,1,NULL) )      
    {
        printf("ReleaseSemaphore error in thread %d: error # %d\n",(thread_handle == Handle_Of_Thread_1 ? 1:2), GetLastError());
    }
#endif

    return 0;
}

DWORD WINAPI Thread_no_1( LPVOID lpParam ) 
{ 
    my_critical_section_code(Handle_Of_Thread_1);
    return 0;
}


DWORD WINAPI Thread_no_2( LPVOID lpParam ) 
{
    my_critical_section_code(Handle_Of_Thread_2);
    return 0;
}

信号量允许您发出“使用资源完成”的信号，即使它从未拥有该资源，这一事实使我认为在信号量的情况下，拥有和发出信号之间存在非常松散的耦合。

在理论层面上，它们在语义上并无不同。您可以使用信号量实现互斥量，反之亦然(参见这里的示例)。在实践中，实现是不同的，它们提供的服务也略有不同。

实际的区别(就围绕它们的系统服务而言)在于互斥锁的实现旨在成为一种更轻量级的同步机制。在oracle语言中，互斥锁被称为锁存器，而信号量被称为等待。

在最低级别，他们使用某种原子测试和设置机制。它读取内存位置的当前值，计算某种条件，并在一条不能中断的指令中写入该位置的值。这意味着您可以获得一个互斥锁，并测试是否有人在您之前拥有它。

典型的互斥量实现有一个进程或线程执行test-and-set指令，并评估是否有其他东西设置了互斥量。这里的关键点是与调度程序没有交互，因此我们不知道(也不关心)谁设置了锁。然后，我们要么放弃我们的时间片，并在任务重新调度时再次尝试它，要么执行自旋锁。自旋锁是这样一种算法:

Count down from 5000:
     i. Execute the test-and-set instruction
    ii. If the mutex is clear, we have acquired it in the previous instruction 
        so we can exit the loop
   iii. When we get to zero, give up our time slice.

当我们完成执行受保护的代码(称为临界区)时，我们只需将互斥量的值设置为零或其他表示“清除”的值。如果有多个任务试图获取互斥量，那么下一个计划在互斥量释放后的任务将获得对资源的访问权。通常情况下，您可以使用互斥来控制同步资源，在这种资源中，只需要在很短的时间内对其进行独占访问，通常是对共享数据结构进行更新。

A semaphore is a synchronised data structure (typically using a mutex) that has a count and some system call wrappers that interact with the scheduler in a bit more depth than the mutex libraries would. Semaphores are incremented and decremented and used to block tasks until something else is ready. See Producer/Consumer Problem for a simple example of this. Semaphores are initialised to some value - a binary semaphore is just a special case where the semaphore is initialised to 1. Posting to a semaphore has the effect of waking up a waiting process.

一个基本的信号量算法如下所示:

(somewhere in the program startup)
Initialise the semaphore to its start-up value.

Acquiring a semaphore
   i. (synchronised) Attempt to decrement the semaphore value
  ii. If the value would be less than zero, put the task on the tail of the list of tasks waiting on the semaphore and give up the time slice.

Posting a semaphore
   i. (synchronised) Increment the semaphore value
  ii. If the value is greater or equal to the amount requested in the post at the front of the queue, take that task off the queue and make it runnable.  
 iii. Repeat (ii) for all tasks until the posted value is exhausted or there are no more tasks waiting.

在二进制信号量的情况下，两者之间的主要实际区别是围绕实际数据结构的系统服务的性质。

编辑:正如evan正确地指出的那样，自旋锁会降低单个处理器的速度。你只能在多处理器上使用自旋锁，因为在单处理器上，持有互斥锁的进程永远不会在另一个任务运行时重置它。自旋锁只在多处理器架构上有用。

它们不是一回事。它们有不同的用途! 虽然这两种类型的信号量都有一个满/空状态，并且使用相同的API，但它们的用法非常不同。

互斥信号量 互斥信号量用于保护共享资源(数据结构、文件等)。

互斥信号量由接收它的任务“拥有”。如果Task B尝试semGive一个当前由Task a持有的互斥锁，Task B的调用将返回一个错误并失败。

互斥对象总是使用以下顺序:

  - SemTake
  - Critical Section
  - SemGive

这里有一个简单的例子:

  Thread A                     Thread B
   Take Mutex
     access data
     ...                        Take Mutex  <== Will block
     ...
   Give Mutex                     access data  <== Unblocks
                                  ...
                                Give Mutex

二进制信号量 二进制信号量解决了一个完全不同的问题:

任务B被挂起等待某些事情发生(例如传感器被绊倒)。 传感器跳闸和中断服务程序运行。它需要通知任务的行程。 任务B应运行并对传感器跳闸采取适当的操作。然后继续等待。

   Task A                      Task B
   ...                         Take BinSemaphore   <== wait for something
   Do Something Noteworthy
   Give BinSemaphore           do something    <== unblocks

注意，对于二进制信号量，B获取信号量，a给出信号量是可以的。 同样，二进制信号量不能保护资源不被访问。信号量的给予和获取从根本上是分离的。 对于同一个任务来说，对同一个二进制信号量的给予和获取通常没有什么意义。

互斥量和二进制信号量是相同的用法，但实际上，它们是不同的。

对于互斥锁，只有锁定了它的线程才能解锁它。如果有其他线程来锁定它，它将等待。

对于信号电话来说，情况就不是这样了。信号量没有与特定的线程ID绑定。

The basic issue is concurrency. There is more than one flow of control. Think about two processes using a shared memory. Now only one process can access the shared memory at a time. If more than one process accesses the shared memory at a time, the contents of shared memory would get corrupted. It is like a railroad track. Only one train can run on it, else there would be an accident.So there is a signalling mechanism, which a driver checks. If the signal is green, the train can go and if it is red it has to wait to use the track. Similarly in case of shared memory, there is a binary semaphore. If the semaphore is 1, a process acquires it (makes it 0) and goes ahead and accesses it. If the semaphore is 0, the process waits. The functionality the binary semaphore has to provide is mutual exclusion (or mutex, in short) so that only one of the many concurrent entities (process or thread) mutually excludes others. It is a plus that we have counting semaphores, which help in synchronizing multiple instances of a resource.

互斥是信号量提供的基本功能。现在在线程上下文中，我们可能有不同的名称和语法。但基本概念是相同的:如何在并发编程中保持代码和数据的完整性。在我看来，像所有权和相关检查这样的东西是由实现提供的改进。

虽然互斥量和信号量被用作同步原语，但它们之间有很大的区别。 在互斥锁的情况下，只有锁定或获得互斥锁的线程才能解锁它。 在信号量的情况下，等待信号量的线程可以由另一个线程发出信号。 一些操作系统支持在进程之间使用互斥量和信号量。通常使用是在共享内存中创建的。