¿Cuál es la diferencia entre un mutex y un semáforo?

El mutex es un semáforo binario que está libre (valor 1) o ocupado (valor 0). Se usa para proteger secciones críticas y garantiza acceso excluyente a un recurso. Solo el hilo que ha adquirido el mutex puede liberarlo.

El semáforo es una generalización del mutex, que representa un contador. Puede tomar valores no negativos y se usa para gestionar el acceso a una cantidad limitada de recursos. Un hilo puede adquirir un semáforo si el contador es mayor que cero (reduciéndolo), y liberarlo (aumentando el contador). Un semáforo puede ser liberado por otro hilo, no necesariamente el que lo adquirió.

Diferencias principales:

• Propósito: Mutex para proteger secciones críticas, Semáforo para gestionar acceso a recursos.
• Valor: Mutex (0 o 1), Semáforo (cualquier número no negativo).
• Pertenencia: Mutex tiene un propietario (el hilo que lo adquirió), Semáforo no tiene un concepto claro de propiedad.
• Quién puede liberarlo: Solo el propietario puede liberarlo en el mutex, cualquier hilo puede liberarlo en el semáforo.

#include <mutex> // Para std::mutex
#include <semaphore> // Para std::counting_semaphore

std::mutex mtx; // Mutex para proteger recurso

void critical_section() {
    mtx.lock(); // Adquirir mutex
    // Acceso al recurso compartido
    mtx.unlock(); // Liberar mutex
}

// Semáforo para gestionar acceso a 5 recursos
std::counting_semaphore<5> sem(5);

void access_resource() {
    sem.acquire(); // Adquirir recurso (decrementa contador)
    // Uso del recurso
    sem.release(); // Liberar recurso (aumenta contador)
}

Comparación en tabla:

Característica	Mutex	Semáforo
Tipo	Objeto de sincronización (semáforo binario)	Objeto de sincronización (contador)
Valor	0 (ocupado), 1 (libre)	Número no negativo
Propósito	Protección de secciones críticas, exclusión mutua	Gestión de acceso a recursos limitados
Pertenencia	Tiene propietario (el hilo que lo adquirió)	No tiene un concepto claro de propiedad
Quién puede liberarlo	Solo el propietario	Cualquier hilo