进程间通信IPC-信号量

semget

semget函数创建一个新的信号量或是获得一个已存在的信号量键值。

1 int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);

第一个参数key是一个用来允许不相关的进程访问相同信号量的整数值。所有的信号量是为不同的程序通过提供一个key来间接访问的，对于每一个信号量系统生成一个信号量标识符。信号量键值只可以由semget获得，所有其他的信号量函数所用的信号量标识符都是由semget所返回的。还有一个特殊的信号量key值，IPC_PRIVATE(通常为0)，其作用是创建一个只有创建进程可以访问的信号量。这通常并没有有用的目的，而幸运的是，因为在某些Linux系统上，手册页将IPC_PRIVATE并没有阻止其他的进程访问信号量作为一个bug列出。num_sems参数是所需要的信号量数目。这个值通常总是1。sem_flags参数是一个标记集合，与open函数的标记十分类似。低九位是信号的权限，其作用与文件权限类似。另外，这些标记可以与 IPC_CREAT进行或操作来创建新的信号量。设置IPC_CREAT标记并且指定一个已经存在的信号量键值并不是一个错误。如果不需要，IPC_CREAT标记只是被简单的忽略。我们可以使用IPC_CREAT与IPC_EXCL的组合来保证我们可以获得一个新的，唯一的信号量。如果这个信号量已经存在，则会返回一个错误。如果成功，semget函数会返回一个正数；这是用于其他信号量函数的标识符。如果失败，则会返回-1。

semop

函数semop用来改变信号量的值：

第一个参数，sem_id，是由semget函数所返回的信号量标识符。第二个参数，sem_ops，是一个指向结构数组的指针，其中的每一个结构至少包含下列成员：

1 struct sembuf {
2     short sem_num;
3     short sem_op;
4     short sem_flg;
5 }

第一个成员，sem_num，是信号量数目，通常为0，除非我们正在使用一个信号量数组。sem_op成员是信号量的变化量值。（我们可以以任何量改变信 号量值，而不只是1）通常情况下中使用两个值，-1是我们的P操作，用来等待一个信号量变得可用，而+1是我们的V操作，用来通知一个信号量可用。最后一个成员，sem_flg，通常设置为SEM_UNDO。这会使得操作系统跟踪当前进程对信号量所做的改变，而且如果进程终止而没有释放这个信号量， 如果信号量为这个进程所占有，这个标记可以使得操作系统自动释放这个信号量。将sem_flg设置为SEM_UNDO是一个好习惯，除非我们需要不同的行 为。如果我们确实变我们需要一个不同的值而不是SEM_UNDO，一致性是十分重要的，否则我们就会变得十分迷惑，当我们的进程退出时，内核是否会尝试清 理我们的信号量。semop的所用动作会同时作用，从而避免多个信号量的使用所引起的竞争条件。我们可以在手册页中了解关于semop处理更为详细的信息。

semctl 。semctl函数允许信号量信息的直接控制：

1 int semctl(int sem_id, int sem_num, int command, ...);

第一个参数，sem_id，是由semget所获得的信号量标识符。sem_num参数是信号量数目。当我们使用信号量数组时会用到这个参数。通常，如果这是第一个且是唯一的一个信号量，这个值为0。command参数是要执行的动作，而如果提供了额外的参数，则是union semun，根据X/OPEN规范，这个参数至少包括下列参数：

1 union semun {
2     int val;
3     struct semid_ds *buf;
4     unsigned short *array;
5     struct seminfo* __buf;
6 }

许多版本的Linux在头文件(通常为sem.h)中定义了semun联合，尽管X/Open确认说我们必须定义我们自己的联合。如果我们发现我们确实需要定义我们自己的联合，我们可以查看semctl手册页了解定义。如果有这样的情况，建议使用手册页中提供的定义，尽管这个定义与上面的有区别。有多个不同的command值可以用于semctl。在这里我们描述两个会经常用到的值。要了解semctl功能的详细信息，我们应该查看手册页。这两个通常的command值为：SETVAL：用于初始化信号量为一个已知的值。所需要的值作为联合semun的val成员来传递。在信号量第一次使用之前需要设置信号量。IPC_RMID：当信号量不再需要时用于删除一个信号量标识。semctl函数依据command参数会返回不同的值。对于SETVAL与IPC_RMID，如果成功则会返回0，否则会返回-1。

使用信号量

 1 #include <sys/sem.h>
 2 #include <stdio.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <unistd.h>
 5 #include <sys/wait.h>
 6 
 7 union semun
 8 {
 9      int val;
10      struct semid_ds* buf;
11      unsigned short int* array;
12      struct seminfo* __buf;
13 };
14 
15 void pv( int sem_id, int op )
16 {
17     struct sembuf sem_b;
18     sem_b.sem_num = 0;
19     sem_b.sem_op = op;
20     sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
21     semop( sem_id, &sem_b, 1 );
22 }
23 
24 int main( int argc, char* argv[] )
25 {
26     int sem_id = semget( IPC_PRIVATE, 1, 0666 );
27 
28     union semun sem_un;
29     sem_un.val = 1;
30     semctl( sem_id, 0, SETVAL, sem_un );
31 
32     pid_t id = fork();
33     if( id < 0 )
34     {
35         return 1;
36     }
37     else if( id == 0 )
38     {
39         printf( "child try to get binary sem
" );
40         pv( sem_id, -1 );
41         printf( "child get the sem and would release it after 5 seconds
" );
42         sleep( 5 );
43         pv( sem_id, 1 );
44         exit( 0 );
45     }
46     else
47     {
48         printf( "parent try to get binary sem
" );
49         pv( sem_id, -1 );
50         printf( "parent get the sem and would release it after 5 seconds
" );
51         sleep( 5 );
52         pv( sem_id, 1 );
53     }
54 
55     waitpid( id, NULL, 0 );
56     semctl( sem_id, 0, IPC_RMID, sem_un );
57     return 0;
58 }