linux进程间通信之Posix 信号量用法详解代码举例

Posix信号量不同于System V信号量的信号量集，Posix信号量是单一的信号量，分为有名信号量和无名信号量。
Posix有名信号量是使用Posix IPC名字标示的信号量，可用于进程和线程间的同步；Posix无名信号量是指基于内存的信号量，存放在共享内存区中，用于进程与线程间的同步。

Posix有名信号量可以是内核维护，也可以在文件系统中维护，这取决于信号量对应的路径名是否映射到了真正的磁盘文件上，如果有映射到则在文件系统中维护，否则在内核中维护，Posix有名信号量由函数sem_open(),sem_close(),sem_unlink(),sem_wait(),sem_trywait(),sem_post(),sem_getvalue()来操作使用。

Posix无名信号量根据sem_init()函数调用时的输入参数不同而分为进程间共享和线程间共享，函数原型int sem_init(sem_t *sem,int shared,unsigned int value); 的第二个参数shared若为0，则表示是线程间共享；若shared是1，则表示是进程间共享，同时第一个参数变量sem_t数据类型变量sem必须驻留在所有希望共享它的进程所共享的内存区中。Posix无名信号量由函数sem_init(),sem_destroy(),sem_wait(),sem_trywait(),sem_post(),sem_getvalue()来操作使用。

Posix信号量相关函数的原型及头文件：
#include <semaphore.h>
sem_t *sem_open(const char*name,int oflag,.../*mode_t mode, unsigned int value*/);
功能：创建一个新的有名信号量或打开一个已存在的有名信号量
返回值：若成功返回指向信号量的指针，该指针用作sem_close(),sem_wait(),sem_trywait(),sem_post,sem_getvalue()的参数；若出错返回SEM_FAILED.
参数：name为路径名；oflag可以是0，O_CREAT或O_CREAT|O_EXCL;mode参数可选是指定权限位，在O_CREAT是有效；value参数可选是指定信号量的初始值，不能超过SEM_VALUE_MAX,二值信号量的初始值通常为1，计数信号量初始值通常大于1。

int sem_close(sem_t *sem);
功能：关闭由sem_open()打开的有名信号量。
返回值：若成功返回0，若失败返回-1

int sem_unlink(const char *name);
功能：从系统中真正删除信号量
返回值：若成功返回0，若失败返回-1

int sem_wait(sem_t *sem);
功能：测试指定信号量的值，如果值大于0，则减1并立即返回；如果值等于0，则调用的进程或线程阻塞进入睡眠，直到该值变为大于0，此时会再减1，函数随后返回。这种“测试病减1”的操作必须是原子的。
返回值：成功返回0，出错返回-1

int sem_trywait(sem_t *sem);
功能：与sem_wait()相同，只是当所测试的指定信号量是0时，并不阻塞进入睡眠，而是返回一个EAGAIN错误。
返回值：成功返回0，出错返回-1

int sem_post(sem_t *sem);
功能：把所指定的信号量值加1，然后唤醒正在等待该信号量值变为正数的任意进程或线程。
返回值：成功返回0，出错返回-1

int sem_getvalue(sem_t *sem, int *valp);
功能：获取指定信号量的当前值存入valp指针中，如果信号量已上锁，则获取值为0或某个负数，绝对值是等待该信号量解锁的线程数。
返回值：成功返回0，出错返回-1.

int sem_int(sem_t *sem, int shared, unsigned int value);
功能：初始化Posix共享内存的无名信号量。
返回值： 出错返回-1.
参数：sem是信号量的指针；shared为0是线程共享，为1是进程共享（sem需驻留共享内存）；value是初始化值。

int sem_destory(sem_t *sem);
功能：摧毁sem_init()初始化的无名信号量。
返回值：成功返回0，出错返回-1
代码举例，父子进程采用二值信号量sem_test.c:

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <sys/types.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <semaphore.h>
6. #include <fcntl.h>
7. #define USE_POSIX_SEM 1
8. #define MYSEM "/mysem"
9. #define RUN_TIMES 5
10. int main(void)
11. {
12. #if USE_POSIX_SEM
13. sem_t *semId;
14. int val;
15. //sem_unlink(MYSEM);
16. semId=sem_open(MYSEM,O_CREAT,0666,0);
17. if(SEM_FAILED==semId)
18. {
19. printf("sem open failed!\n");
20. return 0;
21. }
22. sem_getvalue(semId,&val);
23. printf("sem_val init=%d\n",val);
24. sem_post(semId);
25. sem_getvalue(semId,&val);
26. printf("sem_val after post=%d\n",val);
27. #endif
28. int pid=fork();
29. if (0==pid)
30. {
31. int i;
32. #if USE_POSIX_SEM
33. sem_wait(semId);
34. #endif
35. for(i=0;i<RUN_TIMES;i++)
36. {
37. printf("child running!\n");
38. sleep(1);
39. }
40. #if USE_POSIX_SEM
41. sem_post(semId);
42. #endif
43. printf("child end\n");
44. exit(0);
45. }
46. else if (pid>0)
47. {
48. int i;
49. #if USE_POSIX_SEM
50. sem_wait(semId);
51. #endif
52. for(i=0;i<RUN_TIMES;i++)
53. {
54. printf("parent running!\n");
55. sleep(1);
56. }
57. #if USE_POSIX_SEM
58. sem_post(semId);
59. #endif
60. printf("parent end\n");
61. }
62. waitpid(pid,NULL,0);
63. printf("progam finished\n");
64. #if USE_POSIX_SEM
65. sem_close(semId);
66. sem_unlink(MYSEM);
67. #endif
68. return 0;
69. }

复制代码

运行结果：
$ ./a.out
sem_val init=0
sem_val after post=1
parent running!
parent running!
parent running!
parent running!
parent running!
parent end
child running!
child running!
child running!
child running!
child running!
child end
progam finished

可以看出，父进程先执行，执行5次打印后post 信号量后，子进程才执行。

如果关闭Posix 信号量，条件编译宏设为“#define USE_POSIX_SEM 0”，运行结果为：
$ ./a.out
parent running!
child running!
parent running!
child running!
parent running!
child running!
parent running!
child running!
child running!
parent running!
parent end
child end
progam finished

可以看到父子进程交替执行，存在竞争关系。

原文地址：https://www.cnblogs.com/wudymand/p/9226476.html