进程间通信——信号量（信号灯）
信号与信号量
信号：是由用户、系统或者进程发送给目标进程的信息，以通知目标进程某个状态的改变或系统异常，是一种处理异步事件的方式。
信号量：是一个特殊的变量，本质是计数器，记录了临界资源的数量。进程对其访问都是原子操作（PV操作），用于多线程、多进程之间同步临界资源。
信号量分类
按实现方式，信号量可以分为POSIX信号量与System V信号量。
System V信号量是基于内核维护的，，通常用于Linux系统中。Posix是由文件系统中的路径名对应的名字来标识的。
基于内存的信号量，同步多线程时，可放到该多线程所属进程空间里；如果是同步多进程，那就要把信号量放入到共享内存中（方便多个进程访问）。
System V 信号量使用步骤
1 打开/创建信号量 semget 2 信号量初始化 semctl 3 P/V操作 semop 4 删除信号量 semctl
1、信号量创建/打开---semget
1 #include <sys/ipc.h> 2 #include <sys/sem.h> 3 4 int semget(key_t key, int nsems, int semflg); 5 //成功返回信号量id，失败返回-1 6 //参数 7 //key---和消息队列关联的key， IPC_PRIVATE或ftok 8 //nsems---集合中包含计数信号量个数 9 //semflg---标志位， IPC_CREAT|0666 IPC_EXCL
2、信号量初始化---semctl
1 #include <sys/ipc.h> 2 #include <sys/sem.h> 3 4 int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...); 5 6 //成功返回0，失败返回EOF 7 //semid---要操作的信号量集的id 8 //semnum---要操作的集合中的信号量编号 9 //cmd---执行的操作 SETVAL IPC_RMID 10 //union semun---联合体，取决于cmd
union semun
1 union semun {
2 int val; //SETVAL的值
3 struct semid_ds *buf; //Buffer for IPC_STAT, IPC_SET
4 unsigned short *array; //Array for GETALL, SETALL
5 struct seminfo *_buf; //Buffer for IPC_INFO
6 }
3、信号量P/V操作---semop
1 #include <sys/ipc.h>
2 #include <sys/sem.h>
3
4 int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
5
6 //成功返回0，失败EOF
7 //参数
8 //semid---要操作的信号量集的id
9 //sops ---描述对信号量操作的结构体（数组）
10 //nsops---要操作的信号量的个数
11
12 struct sembuf{
13 short sem_num; //信号量编号
14 short sem_op; //-1：P操作，1：V操作
15 short sem_flg; //SEM_UNDO即0 ，IPC_NOWAIT
16 }
通常为SEM_UNDO即0,使操作系统跟踪信号，并在进程没有释放该信号量而终止时，操作系统释放信号量
示例：信号量集/共享内存
要求：父子进程通过System V信号量同步对共享内存的读写
父进程从键盘输入字符串
子进程输出字符串
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <sys/types.h>
4 #include <sys/ipc.h>
5 #include <errno.h>
6 #include <sys/sem.h>
7 #include <string.h>
8
9 union semun{
10 int val;
11 }
12
13 #define SEM_READ 0
14 #define SEM_WRITE 0
15
16 //实现P操作
17 poperation(int index, int semid) //传入要操作的信号量，信号量集
18 {
19 //初始化sembuf结构体
20 struct sembuf sop;
21 sop.sem_num = index; //信号量编号
22 sop.sem_op = -1; //P操作:-1
23 sop.sem_flg = 0; //SEM_UNDO
24
25 //信号量集ID,对信号量操作的结构体，操作的信号量个数
26 semop(semid,&sop,1);
27 }
28
29 voperation(int index, int semid)
30 {
31 //初始化sembuf结构体
32 struct sembuf sop;
33 sop.sem_num = index; //信号量编号
34 sop.sem_op = 1; //V操作:1
35 sop.sem_flg = 0; //SEM_UNDO
36
37 //信号量集ID,对信号量操作的结构体，操作的信号量个数
38 semop(semid,&sop,1);
39
40 }
41
42 int main()
43 {
44 key_t key;
45 int semid; //信号量集ID
46 int shmid; //共享内存ID
47 char * shmaddr;
48 pid_t pid;
49
50 key = ftok(".",123); //创建key键值，进而生成不同的IPC对象的标识符ID
51
52 //创建２个信号量
53 semid = semget(key, 2, IPC_CREAT|0777);
54 if(semid < 0)
55 {
56 perror("semid");
57 return -1;
58 }
59
60 //创建共享内存
61 shmid = shmget(key, 256, IPC_CREAT|0777);
62 if(shmid < 0)
63 {
64 perror("shmget");
65 return -1;
66 }
67
68 //初始化２个信号量
69 union semun myun;
70 myun.val = 0; //初始化读信号量的值为０，未读
71 semctl(semid, SEM_READ, SETVAL, myun);
72
73 myun.val = 1; //初始化写信号量的值为１，可写
74 semctl(semid, SEM_WRITE,SETVAL, myun);
75
76 //创建一个子进程
77 pid = fork();
78 if(pid < 0)
79 {
80 perror("fork");
81 return -1;
82 }
83 else if(pid == 0) //子进程
84 {
85 //获取映射后的共享内存的地址
86 shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
87
88 poperation(SEM_READ,semid); //读之前对读信号量进行P操作
89
90 printf("getshm:%s",shmaddr);
91
92 voperation(SEM_WRITE,semid); //V操作，读完了，告诉父进程可写
93
94 }else{ //父进程从键盘输入字符
95
96 //获取映射后的共享内存的地址
97 shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
98
99 poperation(SEM_WRITE,semid); //写之前对写信号量进行P操作
100
101 printf("Please input char to shm:");
102 fgets(shmaddr, 32,stdin);
103
104 voperation(SEM_READ,semid); //V操作，写完，告诉子进程可以读
105 }
106
107
108 }
结果：
【信号量的意图在于进程间同步，互斥锁和条件变量的意图则在于线程间同步。但是信号量也可用于线程间，互斥锁和条件变量也可用于进程间。我们应该使用适合具体应用的那组原语。】--------https://www.cnblogs.com/fangshenghui/p/4039946.html
原文地址：https://www.cnblogs.com/y4247464/p/12115743.html
时间： 2024-10-12 04:36:31