进程间通信——信号量

信号量
信号量的作用主要是用来保护共享资源，使得资源在一个时刻只有一个进程（线程）所拥有。
信号量的值为正的时候，说明它空闲。所测试的线程可以锁定而使用它。若为0，说明它被占用，测试的线程要进入睡眠队列中，等待被唤醒。

为什么要使用信号量？

因为共享内存是可以由多个进程同时访问，假如有多个进程同时访问同一块地址的话，内存就会出错，或者是运算错误，所以当某个进程访问共享内存的时候，我们利用信号量去保护这片共享内存以防内存出错。

信号量的分类

在学习信号量之前，我们必须先知道——Linux提供两种信号量：
（1） 内核信号量，由内核控制路径使用
（2） 用户态进程使用的信号量，这种信号量又分为POSIX信号量和SYSTEMV信号量。POSIX信号量又分为有名信号量和无名信号量。
            有名信号量，其值保存在文件中, 所以它可以用于线程也可以用于进程间的同步。

            无名信号量，其值保存在内存中。

信号量的使用步骤

1.创建信号量---》semget

2.初始化信号量---》semctl

3.进行信号量的操作---》semop

1.创建信号量

头文件：

    #include <sys/types.h>

    #include <sys/ipc.h>

    #include <sys/sem.h>

函数原型：

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

参数一：秘钥ftok()

参数二：需要创建信号量的个数 PS:（信号量是有个数的他从0下标开始）

参数三：权限

IPC_CREAT  -》创建

IPC_EXCL   -》检查

|0666       -》操作权限

返回值：信号量对象ID

失败返回：-1 

2.初始化信号量

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

参数一：要初始化的信号量对象ID

参数二：要初始化那个信号量

参数三：命令  GETVAL -》获取当前信号量的值（一般设备完毕后需要获取一下值，该值会放到返回值中）

     SETVAL  -》设置信号量的值   （该值应该填写到第4个参数中）

     IPC_RMID -》删除信号量对象

参数四：通过命令来确定他的值

   union semun {

               int              val;    /* Value for SETVAL */ //设置一个信号量的值

               struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */

               unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */

               struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO

                                           (Linux-specific) */

};

3.进行信号量的P\V操作 

p -> 申请资源         V -> 释放资源

头文件：

         #include <sys/types.h>

         #include <sys/ipc.h>

         #include <sys/sem.h>

函数原型：

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

参数一：对象ID

参数二：操作结构体

 struct sembuf

 {

   unsigned short sem_num;  /* semaphore number */要操作哪一个信号量

           short          sem_op;   /* semaphore operation */PV操作 

P操作 填写 -1

        V操作 填写  1

           short          sem_flg;  /* operation flags */

                IPC_NOWAIT  不阻塞

SEM_UNDO  -》自动释放资源

0       -》默认操作

 }

参数三：整形  -》 指定参照二的结构体数量  一般填写为1 

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练习：使用信号量的pv操作

【sema.c】

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){   //创建信号量对象 int semid=semget(ftok("/home/gec",400),2,IPC_CREAT|0666);if(semid == -1){perror("semid fail:"); exit(0);}else{  printf("crete ok\n");}    //对信号量1进行初始化int ret=semctl(semid,0,SETVAL,1);if(ret == -1 ){  perror(" init sem:");  exit(0);}else{printf("init 1 ok %d\n",semctl(semid,0,GETVAL,NULL));}//对信号量2进行初始化      ret=semctl(semid,1,SETVAL,1);if(ret == -1 ){  perror(" init sem:");   exit(0);}else{printf("init 2 ok %d\n",semctl(semid,0,GETVAL,NULL));}//进行P-1   V+1操作 struct sembuf  p; p.sem_num = 0;   //要操作哪一个信号量 p.sem_op = -1;   // -1为P操作   1为V操作 p.sem_flg =  0;  //默认属性  struct sembuf  v;  v.sem_num = 0; v.sem_op = 1; v.sem_flg = 0;  //进行PV操作2     struct sembuf  p1; p1.sem_num = 1;   //要操作哪一个信号量 p1.sem_op = -1;   // -1为P操作   1为V操作 p1.sem_flg =  0;  //默认属性  struct sembuf  v1;  v1.sem_num = 1; v1.sem_op = 1; v1.sem_flg = 0;int i=0; while(1) {  //进行P操作  semop(semid,&p,1);  printf("i=%d\n",i++);  sleep(1);  //进行V操作  semop(semid,&v1,1);}}

【semb.c】

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){   //创建信号量对象 int semid=semget(ftok("/home/gec",400),2,IPC_CREAT|0666);if(semid == -1){perror("semid fail:");exit(0);}else{  printf("crete ok\n");}//进行P-1   V+1操作 struct sembuf  p; p.sem_num = 0;   //要操作哪一个信号量 p.sem_op = -1;   // -1为P操作   1为V操作 p.sem_flg =  0;  //默认属性 struct sembuf  v; v.sem_num = 0;v.sem_op = 1;v.sem_flg = 0; //进行PV操作2     struct sembuf  p1; p1.sem_num = 1;   //要操作哪一个信号量 p1.sem_op = -1;   // -1为P操作   1为V操作 p1.sem_flg =  0;  //默认属性  struct sembuf  v1;  v1.sem_num = 1; v1.sem_op = 1; v1.sem_flg = 0;  int i=0; while(1) {  //进行P操作  semop(semid,&p1,1);  printf("i=%d\n",i++);  sleep(1);  //进行V操作  semop(semid,&v,1);}}

运行程序sema.c，初始化信号量1,2，运行semb.c后，两个进程的变量i每隔1s加1.