System V信号量

信号量对比

二值信号量:其值要么0要么1,比如互斥锁就是这种类型
计数信号量:其值为0或某个正整数,比如POSIX 信号量
计数信号量:一个或多个信号量构成一个集合,每个都是计数信号量,比如System V信号量
shell查看命令:ipcs -s

基本函数

#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(char *fname,int id);
#include <sys/sem.h>
int semget(key_t key,int nsems,int oflag);
int semop(int semid,struct sembuf opsptr[],size_t nops);
int semctl(int semid,int semnum,int cmd,... /* union semun arg */);
 
//system V信号量结构
struct sem{
    ushort semval; //信号量的当前值
    short sempid; //最后一次修改进程的PID
    ushort_t semncnt;
    ushort_t semzcnt;
}
struct sembuf{
    short sem_num; //单个信号量的下标,取值范围[0,nsems-1]
    short sem_op; //操作值,如负数,0,正数
    short sem_flg; //具体的操作,如加或减,可选项有:0,IPC_NOWAIT,SEM_UNDO
};
//senum结构和System V消息队列中的消息结构类似
//只是一个建议结构,在使用时需要在代码中自已定义
union semun{
    int val; //SETVAL
    struct semid_ds *buf; //IPC_SET, IPC_STAT
    ushort; //GETALL, SETALL
};

ftok函数:用于生成一个唯一的key_t, fname为一个已存在的文件名, id取0-255之间的正整数, 两者组合形成一个key
semget函数:用于创建或打开System V信号量,nsems表示信号量集合中信号量的个数,oflag为IPC_CREAT|IPC_EXCL|0644类似的组合
semctl函数:cmd如下
IPC_STAT, 返回指定信号量集当前的semid_ds结构
IPC_RMID, 删除指定的信号量集
SETALL, 设置信号量集中每个成员的semval值
GETALL, 返回信号量集中每个成员的semval值
IPC_SET, 设置指定信号量集的semid_ds结构中三个成员,sem_perm.uid,sem_perm.gid,sem_perm.mode
semop函数:nops指定前面的opsptr数组的数量, semop分两种操作,一种是等待,一种是增减
等待,当sem_op为0时等待信号量的值为0时返回
加减,当sem_op为负数时,等待信号量的值为大于或等于该负数的绝对值时返回,同时会将信号量的值减去该负数的绝对值

例子

通过信号量来同步父子进程的输出

#include "unpipc.h"
#include <sys/sem.h>
 
int main(int argc, char *argv[]){
    int c,i,semid,nops;
    struct sembuf *ptr;
    semid=semget(ftok(argv[1],0),1,0644|IPC_CREAT|IPC_EXCL);
    semctl(semid,0,SETVAL,mun.val);
    ptr=calloc(3,sizeof(struct sembuf));
 
    //ptr[0]加2,ptr[1]等待为0,ptr[2]减1
    for(i=0;i<3;i++){
        ptr[i].sem_num=0;
        ptr[i].sem_op=1-i;
        ptr[i].sem_flg=0;
    }
    ptr[0].sem_op=2;
 
    if(Fork() == 0){
        puts("left hand");
        semop(semid,&ptr[2],1);
        semop(semid,&ptr[2],1);
        puts("left foot");
        semop(semid,&ptr[2],1);
    }else{
        semop(semid,&ptr[1],1);
        puts("right hand");
        semop(semid,&ptr[0],1);
        semop(semid,&ptr[1],1);
        puts("right foot");
        sleep(1);
        semctl(semid,0,IPC_RMID);
    }
    exit(0);
}