Linux 进程间通信——信号量

一、信号量描述

信号量是一个特殊的变量，一般取正数值。它的值代表允许访问的资源数目。

获取资源时，需要对信号量的值进行原子减一，该操作被称为P操作，当信号量值为0时，代表没有资源可用，P操作会阻塞。释放资源时，需要对信号量的值进行原子加一，该操作被称为V操作。

信号量主要用来同步进程。

信号量的值如果只取0,1，将其称为二值信号量；如果信号量的值大于1，则称之为计数信号量。

临界资源：同一时刻，只允许被一个进程或线程访问的资源
临界区：访问临界资源的代码段

二、信号量使用

1.操作信号量的接口介绍

（1）semget()

int semget(key_t  key, int nsems, int semflg); 

semget()创建或者获取已存在的信号量
semget()成功返回信号量的ID， 失败返回-1
key：两个进程使用相同的key值，就可以使用同一个信号量
nsems：内核维护的是一个信号量集，在新建信号量时，其指定信号量集中信号量的个数
semflg可选：IPC_CREAT IPC_EXCL

（2）semop()

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

semop()对信号量进行改变，做P操作或者V操作
semop()成功返回0，失败返回-1
semid：信号量的id
struct sembuf *sops：

struct sembuf  
{  
unsigned short sem_num;  //指定信号量集中的信号量下标  
short          sem_op;   //其值为-1，代表P操作，其值为1，代表V操作  
short          sem_flg;  //SEM_UNDO  当程序执行了p操作崩溃了之后，系统帮忙将该信号量释放掉
}; 

（3）semctl()

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...); 

semctl()控制信号量
semctl()成功返回0，失败返回-1
cmd选项： SETVAL IPC_RMID

semnum：

union semun  
{  
int             val;  
struct semid_ds *buf;  
unsigned short  *array;  
struct seminfo  *_buf;  
}; 

2.封装信号量接口并在程序中使用信号量

例题：进程a和进程b模拟访问打印机，进程a输出第一个字符‘a’表示开始使用打印机，输出第二个字符‘a’表示结束使用，b进程操作与a进程相同。（由于打印机同一时刻只能被一个进程使用，所以输出结果不应该出现abab），如图所示：

（1）封装信号量的接口：

sem.h的代码如下：

sem.c的代码如下：

b.c的代码如下：

a.c的代码如下：

运行结果如下图所示:

【注意】信号量的创建和销毁只有一次就好了。如果信号量没有被创建，那么创建一个信号量，如果信号量被创建了，就获取也就创建的信号量。信号量的销毁也一样，仅销毁一次就行了。