进程通信之信号量

一 信号量（信号灯）概念：

信号量提供一种访问机制，让一个临界区同一时间只有一个进程在访问他，也就是说信号量用来协调进程对共享资源的访问的。

信号量是一个特殊的变量，程序对其访问都是原子操作，只允许对他进行等待（P）和发送信息（V）的操作。最简单的信号量只能取0和1的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二进制信号量。可以取多个正整数的信号量称为信号量。

信号量与其他进程间通信方式不大相同，主要用途是保护临界资源。进程可以根据他判断是否能够访问某些资源。

当进程A要获取临界资源S时，首先要获取临界资源的信号量M，M的初始值为1，当获取到M并发现M的值大于1时，可以反问临界资源M,且信号量-1，M=0。当进程B也要访问临界资源S时，也要首先获取临界资源S的信号量M，发现M的值为0时，无法获取临界资源S,进程B阻塞等待。当进程A访问完临界资源后，信号量M加1，变为M=1,同时唤醒进程B，使得B能够访问临界资源S，以此类推，交替访问临界资源S。

二 信号量创建：int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags); 成功返回一个相应信号标识符，失败返回-1

1,key 键值，由ftok提供，第一个参数key是整数值（唯一非零），不相关的进程可以通过它访问一个信号量，它代表程序可能要使用的某个资源，程序对所有信号量的访问都是间接的，程序先通过调用semget函数并提供一个键，再由系统生成一个相应的信号标识符（semget函数的返回值），只有semget函数才直接使用信号量键，所有其他的信号量函数使用由semget函数返回的信号量标识符。

2，num_sems指定需要的信号数目，它的值几乎总是1；

3，sem_flags 是一组标志，当想要当信号量不存在时创建一个新的信号量，可以和值IPC_CREAT做按位或操作。设置了IPC_CREAT标志后，即使给出的键是一个已有信号量的键，也不会产生错误。而IPC_CREAT | IPC_EXCL则可以创建一个新的，唯一的信号量，如果信号量已存在，返回一个错误。

三 操作 ：改变信号量的值

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

1，sem_id 是由semget返回的信号量标识符

2，sembuf

 struct sembuf

{
    short sem_num;//除非使用一组信号量，否则它为0
   short sem_op;//信号量在一次操作中需要改变的数据，通常是两个数，一个是-1，即P（等待）操作，
                    //一个是+1，即V（发送信号）操作。
        short sem_flg;//通常为SEM_UNDO,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
};
3, nsops：信号操作结构的数量，恒大于或等于1

四 控制 int semctl(int sem_id, int sem_num, int command, ...); 

如果有第四个参数，它通常是一个union semum结构，定义如下：
union semun
{
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *arry;
}; 

1，sem_id信号量标识符

2，操作信号在信号集中的编号，第一个信号的编号是0

3，command：

STEVAL：把信号量初始化为一个已知的值。P这个值通过union semun中的val成员设置，其作用是在信号量第一次使用前对他进行设置

IPC_RMID：删除一个无需使用的信号量标识符

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>union semun {   int              val;    /* Value for SETVAL */   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) */};int sem_init(int sem_id){//int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);union semun sem;sem.val = 1;int ret = semctl (sem_id,0,SETVAL,sem);//信号量的初始化if(ret == -1){perror("semctl ");return -1;}return 0;}int sem_del(int sem_id){int ret = semctl (sem_id,0,IPC_RMID);//删除信号量if(ret == -1){perror("semctl ");return -1;}return ret;}//信号量的P操作int sem_p(int sem_id){struct sembuf sem;sem.sem_num = 0;sem.sem_op = -1;sem.sem_flg = SEM_UNDO;int ret = semop(sem_id,&sem,1);return ret;}//信号量的V操作int sem_v(int sem_id){struct sembuf sem;sem.sem_num = 0;sem.sem_op = 1;sem.sem_flg = SEM_UNDO;int ret = semop(sem_id,&sem,1);return ret;}