Linux信號(hào)量詳解

1.什么是信號(hào)量
信號(hào)量是一種特殊的變量，訪問具有原子性。
只允許對(duì)它進(jìn)行兩個(gè)操作：
1)等待信號(hào)量
當(dāng)信號(hào)量值為0時(shí)，程序等待；當(dāng)信號(hào)量值大于0時(shí)，信號(hào)量減1，程序繼續(xù)運(yùn)行。
2)發(fā)送信號(hào)量
將信號(hào)量值加1。

我們使用信號(hào)量，來解決進(jìn)程或線程間共享資源引發(fā)的同步問題。

2.Linux中信號(hào)量的使用
Linux提供了一組信號(hào)量API，聲明在頭文件sys/sem.h中。
1)semget函數(shù)：新建信號(hào)量

int semget(key_t key,int num_sems,int sem_flags);

key:信號(hào)量鍵值，可以理解為信號(hào)量的唯一性標(biāo)記。
num_sems:信號(hào)量的數(shù)目，一般為1
sem_flags:有兩個(gè)值，IPC_CREATE和IPC_EXCL，
IPC_CREATE表示若信號(hào)量已存在，返回該信號(hào)量標(biāo)識(shí)符。
IPC_EXCL表示若信號(hào)量已存在，返回錯(cuò)誤。

返回值：相應(yīng)的信號(hào)量標(biāo)識(shí)符，失敗返回-1

2)semop函數(shù)：修改信號(hào)量的值

int semop(int sem_id,struct sembuf *sem_opa,size_t num_sem_ops);

sem_id:信號(hào)量標(biāo)識(shí)符
sem_opa:結(jié)構(gòu)如下

struct sembuf{ short sem_num;//除非使用一組信號(hào)量，否則它為0 short sem_op;//信號(hào)量在一次操作中需要改變的數(shù)據(jù)，通常是兩個(gè)數(shù)，一個(gè)是-1，即P（等待）操作， //一個(gè)是+1，即V（發(fā)送信號(hào)）操作。 short sem_flg;//通常為SEM_UNDO,使操作系統(tǒng)跟蹤信號(hào)， //并在進(jìn)程沒有釋放該信號(hào)量而終止時(shí)，操作系統(tǒng)釋放信號(hào)量 };

3)semctl函數(shù)：用于信號(hào)量的初始化和刪除

int semctl(int sem_id,int sem_num,int command,[union semun sem_union]);

command:有兩個(gè)值SETVAL,IPC_RMID，分別表示初始化和刪除信號(hào)量。
sem_union:可選參數(shù)，結(jié)構(gòu)如下：

union semun{ int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *arry; };

一般用到的是val,表示要傳給信號(hào)量的初始值。

3.Linux信號(hào)量使用示例
下例中，我們寫了一個(gè)程序，程序中有一個(gè)char類型的字符,char message='x'
然后同時(shí)運(yùn)行這個(gè)程序的兩個(gè)實(shí)例。
第一個(gè)實(shí)例，帶一個(gè)參數(shù)，將參數(shù)的第一個(gè)字符賦給message，比如為'0'
第二個(gè)實(shí)例，使用默認(rèn)message值'x'
我們的目的是，使用信號(hào)量，循環(huán)執(zhí)行這兩個(gè)實(shí)例，
我們可以看到執(zhí)行結(jié)果應(yīng)該是'x0x0x0x0x0x0'

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<sys/sem.h> union semun {int val;struct semid_ds *buf;unsigned short *array; }; int sem_id; int set_semvalue() {union semun sem_union; sem_union.val = 1;if(semctl(sem_id,0,SETVAL,sem_union)==-1)return 0;return 1; } int semaphore_p() {struct sembuf sem_b;sem_b.sem_num = 0;sem_b.sem_op = -1;sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;if(semop(sem_id,&sem_b,1)==-1){fprintf(stderr,"semaphore_p failed\n");return 0;}return 1; } int semaphore_v() {struct sembuf sem_b;sem_b.sem_num = 0;sem_b.sem_op = 1;sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;if(semop(sem_id,&sem_b,1)==-1){fprintf(stderr,"semaphore_v failed\n");return 0;}return 1; } void del_semvalue() {//刪除信號(hào)量 union semun sem_union;if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_union)==-1)fprintf(stderr,"Failed to delete semaphore\n"); } int main(int argc,char *argv[]) {char message = 'x';//創(chuàng)建信號(hào)量sem_id = semget((key_t)1234,1,0666|IPC_CREAT);if(argc>1){//初始化信號(hào)量if(!set_semvalue()){fprintf(stderr,"init failed\n");exit(EXIT_FAILURE);}//參數(shù)的第一個(gè)字符賦給messagemessage = argv[1][0];}int i=0;for(i=0;i<5;i++){//等待信號(hào)量if(!semaphore_p())exit(EXIT_FAILURE);printf("%c",message);fflush(stdout);sleep(1);//發(fā)送信號(hào)量if(!semaphore_v())exit(EXIT_FAILURE);sleep(1);}printf("\n%d-finished\n",getpid());if(argc>1){//退出前刪除信號(hào)量 del_semvalue();}exit(EXIT_SUCCESS); }

輸出結(jié)果：

總結(jié)

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