进程间互斥

来源：互联网发布：php 接口文档管理系统编辑：程序博客网时间：2024/05/21 15:51

简单做一下进程间互斥的实现方法，如有不足或错误之处还望各位道友指正！

一、信号量

信号量简单的来说就是一个计数器，当一个进程尝试去读取一个共享资源之前，进程先测试相应的信号量，若信号量大于0，则该进程可以使用共享资源并且将信号量减去sem_op（使用完后将信号量加sem_op），若信号量等于0，则进程进入休眠，等待信号量大于0（即其他进程使用完该资源），以此实现多进程对共享资源的同步访问。

在linux中，信号量实现的函数：

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

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, /* union semun arg*/);

int semop(int semid, struct sembuf semoption[], size_t nops);

semget()函数创建一个新的信号量集合或获取一个已经存在的信号量集合，具体参数及实现就不说了，自己去man一下就行了

semctl()函数实现对信号集中的信号进行操作，基本就是初始化设置（比如设置信号量值）、获取先好量的各种参数，删除信号量集合

semop()函数实现在操作共享资源前的检查信号量的值，大于0则获得该共享资源的操作权并将信号减sem_op，或使用完共享资源后将信号量加sem_op

实例：

实例中子进程与父进程都向屏幕打印20个字母，采用信号量使之能够按我们预想的哪像打印，而不会打印乱序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

int
main(int argc, char** argv)
{
   key_t key;
   pid_t pid;
   int semid;
   struct sembuf semoption[1];
   union semun
   {
       int val;
       struct semid_ds *buf;
       unsigned short *array;
   }s;

   key=ftok("/tmp/1234", 'a');
   semid=semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666);
   s.val=1;
   semctl(semid, 0, SETVAL, s);
   semoption[0].sem_num=0;
   semoption[0].sem_op=-1;
   semoption[0].sem_flg=SEM_UNDO;

   if( (pid=fork())==0)
   {
       semid=semget(key, 0, IPC_CREAT | 0666);
       semop(semid, semoption, 1);
       int i;
       for( i=0; i<20; i++)
           printf("A-\n");
       semoption[0].sem_op=1;
       semop(semid, semoption, 1);

       return(0);
   }
   semop(semid, semoption, 1);
   int i=0;
   for( ; i<20; i++)
       printf("B-\n");
   semoption[0].sem_op=1;
   semop(semid, semoption, 1);

   sleep(1);
   semctl(semid, 0, IPC_RMID);

}

二、互斥量

互斥量利用了pthread_mutex_t支持进程间共享的特性，将互斥量设置PTHREAD_PROCESS_SHARED,但是好要共享内存的配合，将互斥量放置于共享内存，而后多进程在读取共享资源前将检查mutex互斥量，如同线程斥量一般。

linux中实现所调用的函数：

int pthread_mutexattr_getpshared(const pthread_mutexattr_t *restrict attr, int *restrict pshared);//mutxeattr设置PTHREAD_PROCESS_SHARED

int pthread_mutex_init(const pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *resrict attr);//初始话互斥量mutex

int shmget(key_t key, size_t size, int flag);//创建共享存储标识或则获取共享存储标识

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);//控制共享存储段，获取存储段信息(IPC_STAT)、设置存储段信息（IPC_SET）、删除存储段（IPC_RMID）

int shmat(int shmid, const void *addr, int flag);// 将共享存储段链接到进程的地址上（类似于mmap，不过mmap链接的是命名的文件而shmat映射的是匿名内存）

int shmdt(const void *addr);//将共享存储从进程上断开分离

实例：

此实例中共享存储段中放置了互斥来量和一个int整数用来测试，进程先lock互斥量后将操作整数而后unlock

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/shm.h>

int *sum=NULL;

int
main(int argc, char** argv)
{
   key_t key;
   int shmid, size=sizeof(pthread_mutex_t)+sizeof(int);
   void *pmen;
   pid_t pid;
   pid_t mypid;

   pthread_mutex_t *pthmutex;
   mypid=getpid();

   key=ftok("/tmp/1.c", 'b');
   if( key==-1)
   {
       printf("ftok error\n");
       return(-1);
   }
   shmid=shmget(key, size, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
   if( shmid==-1)
   {
       printf("shmget error\n");
       return(-1);
   }
   pthmutex=(pthread_mutex_t*)shmat(shmid, 0, 0);
   pthread_mutexattr_t pthattr;
   pthread_mutexattr_setpshared(&pthattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
   pthread_mutex_init(pthmutex, &pthattr);
   sum=(int*)((void*)pthmutex+sizeof(pthread_mutex_t));
   *sum=0;

   if( (pid=fork())==0)
   {
       int cshmid;
       void *men;
       int *sum;
       pthread_mutex_t *pthmutex;
       cshmid=shmget(key, size, IPC_CREAT | 0666);
       men=shmat(cshmid, 0, 0);
       pthmutex=(pthread_mutex_t *)men;

       pthread_mutex_lock(pthmutex);
       int i;
       sum=(int*)((void*)pthmutex+sizeof(pthread_mutex_t));
       printf("first sum=%d\n", *sum);
       for( i=0; i<50; i++)
           (*sum)++;
       printf("sum=%d\n", *sum);
       pthread_mutex_unlock(pthmutex);
       exit(0);
   }

   pthread_mutex_lock(pthmutex);
   printf("second sum=%d\n", *sum);
   int j;
   for( j=0; j<50; j++)
       (*sum)++;
   printf("sum=%d\n", *sum);
   pthread_mutex_unlock(pthmutex);

   shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

}

0 0