分配和释放信号量

与用于分配、释放共享内存的shmget和shmctl类似，系统调用semget和semctl
负责分配、释放信号量。调用semget函数并传递如下参数：一个用于标识信号量组的键值，
该组中包含的信号量数量和与shmget所需的相同的权限位标识。该函数返回的是信号量组
的标识符。你可以通过指定正确的键值来获取一个已经存在的信号量的标识符；这种情况下，
传递的信号量组的容量可以为0。
信号量会一直保存在系统中，甚至所有使用它们的进程都退出后也不会自动被销毁。最
后一个使用信号量的进程必须明确地删除所使用的信号量组，来确保系统中不会有太多闲置
的信号量组，从而导致无法创建新的信号量组。可以通过调用semctl来删除信号量组。调
用时的四个参数分别为信号量组的标识符，组中包含的信号量数量、常量 IPC_RMID 和一
个union semun类型的任意值（被忽略）。调用进程的有效用户id必须与分配这个信号量
组的用户id相同（或者调用进程为root权限亦可）。与共享内存不同，删除一个信号量组
会导致Linux立即释放资源。
列表5.2 展示了用于分配和释放一个二元信号量的函数。
代码列表5.2 （sem_all_deall.c）分配和释放二元信号量
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/types.h>
/* 我们必须自己定义semun 联合类型。*/
union semun {
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short int *array;
struct seminfo *__buf;
};
/* 获取一个二元信号量的标识符。如果需要则创建这个信号量*/
int binary_semaphore_allocation (key_t key, int sem_flags)
{
return semget (key, 1, sem_flags);
}
/* 释放二元信号量。所有用户必须已经结束使用这个信号量。如果失败，返回-1 */
int binary_semaphore_deallocate (int semid)
{
union semun ignored_argument;
return semctl (semid, 1, IPC_RMID, ignored_argument);
}

5.2.3 等待和投递操作
每个信号量都具有一个非负的值，且信号量支持等待和投递操作。系统调用semop实
现了这两个操作。它的第一个参数是信号量的标识符，第二个参数是一个包含struct
sembuf类型元素的数组；这些元素指明了你希望执行的操作。第三个参数是这个数组的长
度。
结构体sembuf中包含如下字段：
· sem_num将要执行操作的信号量组中包含的信号量数量

· sem_op是一个指定了操作类型的整数

· 如果sem_op是一个正整数，则这个值会立刻被加到信号量的值上
如果sem_op为负，则将从信号量值中减去它的绝对值。如果这将使信号量的值小
于零，则这个操作会导致进程阻塞，直到信号量的值至少等于操作值的绝对值（由
其它进程增加它的值）。
· 如果sem_op为0，这个操作会导致进程阻塞，直到信号量的值为零才恢复。
· sem_flg  是一个符号位。指定  IPC_NOWAIT  以防止操作阻塞；如果该操作本应
阻塞，则semop调用会失败。如果为sem_flg指定SEM_UNDO，Linux会在进
程退出的时候自动撤销该次操作。
列表5.4 展示了二元信号量的等待和投递操作。
代码列表5.4 （sem_pv.c）二元信号量的等待和投递操作
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
/* 等待一个二元信号量。阻塞直到信号量的值为正，然后将其减1 */
int binary_semaphore_wait (int semid)
{
struct sembuf operations[1];
/* 使用（且仅使用）第一个信号量*/
operations[0].sem_num = 0;
/* 减一*/
operations[0].sem_op = -1;
/* 允许撤销操作*/
operations[0].sem_flg = SEM_UNDO;
return semop (semid, operations, 1);
}
/* 对一个二元信号量执行投递操作：将其值加一。
这个操作会立即返回。*/
int binary_semaphore_post (int semid)
{
struct sembuf operations[1];
/* 使用（且仅使用）第一个信号量*/
operations[0].sem_num = 0;
/* 加一*/
operations[0].sem_op = 1;
/* 允许撤销操作*/
operations[0].sem_flg = SEM_UNDO;

return semop (semid, operations, 1);
}

指定SEM_UNDO标志解决当出现一个进程仍然持有信号量资源时被终止这种特殊情
况时可能出现的资源泄漏问题。当一个进程被有意识或者无意识地结束的时候，信号量的值
会被调整到“撤销”了所有该进程执行过的操作后的状态。例如，如果一个进程在被杀死之
前减小了一个信号量的值，则该信号量的值会增长。---？？？？？

5.2.4 调试信号量
命令ipcs -s可以显示系统中现有的信号量组的相关信息。而ipcrm sem命令可以
从命令行删除一个信号量组。例如，要删除标识符为5790517的信号量组则应运行以下命令：
% ipcrm sem 5790517