linux生产者消费者(3)
来源:互联网 发布:kuka机器人编程 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 03:32
一、system v信号量
1.1 信号量初始化
#include<sys/sem.h>
int semget(key_t _key ,int _nsems,int _semflg);
功能:创建一个新的信号量或获取一个已经存在的信号量的键值。
返回值:成功返回信号量的标识码ID。失败返回-1;
参数:
_key 为整型值,用户可以自己设定。有两种情况:
1. 键值是IPC_PRIVATE,该值通常为0,意思就是创建一个仅能被进程进程给我的信号量。
2. 键值不是IPC_PRIVATE,我们可以指定键值,例如1234;也可以一个ftok()函数来取得一个唯一的键值。
_nsems 表示初始化信号量的个数。比如我们要创建一个信号量,则该值为1.,创建2个就是2。
_semflg :信号量的创建方式或权限。有IPC_CREAT,IPC_EXCL。
IPC_CREAT如果信号量不存在,则创建一个信号量,否则获取。
IPC_EXCL只有信号量不存在的时候,新的信号量才建立,否则就产生错误。
int semctl(int _semid ,int _semnum,int _cmd ……);
功能:控制信号量的信息。
返回值:成功返回0,失败返回-1;
参数:
_semid 信号量的标志码(ID),也就是semget()函数的返回值;
_semnum, 操作信号在信号集中的编号,从0开始。
_cmd 命令,表示要进行的操作。
参数cmd中可以使用的命令如下:
IPC_STAT读取一个信号量集的数据结构semid_ds,并将其存储在semun中的buf参数中。
IPC_SET设置信号量集的数据结构semid_ds中的元素ipc_perm,其值取自semun中的buf参数。
IPC_RMID将信号量集从内存中删除。
GETALL用于读取信号量集中的所有信号量的值。
GETNCNT返回正在等待资源的进程数目。
GETPID返回最后一个执行semop操作的进程的PID。
GETVAL返回信号量集中的一个单个的信号量的值。
GETZCNT返回这在等待完全空闲的资源的进程数目。
SETALL设置信号量集中的所有的信号量的值。
SETVAL设置信号量集中的一个单独的信号量的值。
Semunion ;第4个参数是可选的;semunion :是union semun的实例。
union semun {
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *arrary;
};
1.2 信号量操作函数
int semop(int semid ,struct sembuf *_sops ,size_t _nsops);
功能:用户改变信号量的值。也就是使用资源还是释放资源使用权。
返回值:成功返回0,失败返回-1;
参数:
_semid : 信号量的标识码。也就是semget的返回值。
_sops是一个指向结构体数组的指针。
struct sembuf{
unsigned short sem_num;//第几个信号量,第一个信号量为0;
short sem_op;//对该信号量的操作。
short _semflg;
};
sem_num: 操作信号在信号集中的编号。第一个信号的编号为0;
sem_op : 如果其值为正数,该值会加到现有的信号内含值中。通常用于释放所控资源的使用权;如果sem_op的值为负数,而其绝对值又大于信号的现值,操作将会阻塞, 直到信号值大于或等于sem_op的绝对值。通常用于获取资源的使用权;如果sem_op的值为0,则操作将暂时阻塞,直到信号的值变为0。
_semflg :IPC_NOWAIT //对信号的操作不能满足时,semop()不会阻塞,并立即返回,同时设定错误信息。
IPC_UNDO //程序结束时(不论正常或不正常),保证信号值会被重设为semop()调用前的值。这样做的目的在于避免程序在异常情况下结束时未将锁定的资源解 锁,造成该资源永远锁定。
_nsops:操作结构的数量,恒大于或等于1
生产者进程
1.1 信号量初始化
#include<sys/sem.h>
int semget(key_t _key ,int _nsems,int _semflg);
功能:创建一个新的信号量或获取一个已经存在的信号量的键值。
返回值:成功返回信号量的标识码ID。失败返回-1;
参数:
_key 为整型值,用户可以自己设定。有两种情况:
1. 键值是IPC_PRIVATE,该值通常为0,意思就是创建一个仅能被进程进程给我的信号量。
2. 键值不是IPC_PRIVATE,我们可以指定键值,例如1234;也可以一个ftok()函数来取得一个唯一的键值。
_nsems 表示初始化信号量的个数。比如我们要创建一个信号量,则该值为1.,创建2个就是2。
_semflg :信号量的创建方式或权限。有IPC_CREAT,IPC_EXCL。
IPC_CREAT如果信号量不存在,则创建一个信号量,否则获取。
IPC_EXCL只有信号量不存在的时候,新的信号量才建立,否则就产生错误。
int semctl(int _semid ,int _semnum,int _cmd ……);
功能:控制信号量的信息。
返回值:成功返回0,失败返回-1;
参数:
_semid 信号量的标志码(ID),也就是semget()函数的返回值;
_semnum, 操作信号在信号集中的编号,从0开始。
_cmd 命令,表示要进行的操作。
参数cmd中可以使用的命令如下:
IPC_STAT读取一个信号量集的数据结构semid_ds,并将其存储在semun中的buf参数中。
IPC_SET设置信号量集的数据结构semid_ds中的元素ipc_perm,其值取自semun中的buf参数。
IPC_RMID将信号量集从内存中删除。
GETALL用于读取信号量集中的所有信号量的值。
GETNCNT返回正在等待资源的进程数目。
GETPID返回最后一个执行semop操作的进程的PID。
GETVAL返回信号量集中的一个单个的信号量的值。
GETZCNT返回这在等待完全空闲的资源的进程数目。
SETALL设置信号量集中的所有的信号量的值。
SETVAL设置信号量集中的一个单独的信号量的值。
Semunion ;第4个参数是可选的;semunion :是union semun的实例。
union semun {
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *arrary;
};
1.2 信号量操作函数
int semop(int semid ,struct sembuf *_sops ,size_t _nsops);
功能:用户改变信号量的值。也就是使用资源还是释放资源使用权。
返回值:成功返回0,失败返回-1;
参数:
_semid : 信号量的标识码。也就是semget的返回值。
_sops是一个指向结构体数组的指针。
struct sembuf{
unsigned short sem_num;//第几个信号量,第一个信号量为0;
short sem_op;//对该信号量的操作。
short _semflg;
};
sem_num: 操作信号在信号集中的编号。第一个信号的编号为0;
sem_op : 如果其值为正数,该值会加到现有的信号内含值中。通常用于释放所控资源的使用权;如果sem_op的值为负数,而其绝对值又大于信号的现值,操作将会阻塞, 直到信号值大于或等于sem_op的绝对值。通常用于获取资源的使用权;如果sem_op的值为0,则操作将暂时阻塞,直到信号的值变为0。
_semflg :IPC_NOWAIT //对信号的操作不能满足时,semop()不会阻塞,并立即返回,同时设定错误信息。
IPC_UNDO //程序结束时(不论正常或不正常),保证信号值会被重设为semop()调用前的值。这样做的目的在于避免程序在异常情况下结束时未将锁定的资源解 锁,造成该资源永远锁定。
_nsops:操作结构的数量,恒大于或等于1
二、代码示例
消费者进程
//消费者进程#include<stdio.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/shm.h>#include<stdlib.h>#include<sys/sem.h>#include<string.h>#include<sys/stat.h>#include <unistd.h> #define SEM_KEY 6666 union semun { int setval; struct semid_ds *buf; unsigned short *array;}; struct data{int buf[5];int p_r;int p_w;};int main(int argc ,char *argv[]){ int shmid; float h,w; shmid= shmget(ftok(".",1000),getpagesize(), IPC_CREAT | 0666);//打开刚才原程序1创建的共享内存,权限为0666 printf("shmid=%d\n",shmid); if(shmid==-1) { perror("shmget error:"); exit(EXIT_FAILURE); } struct data *p = (struct data *)shmat(shmid,0,0);//获取共享内存的起始地址,且为可读可写 int semid; int ret; semid = semget(SEM_KEY, 0, IPC_CREAT | 0600);//取得信号量 if (-1 == semid) { perror("semget"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("semid = %d\n", semid); //对资源的使用处理操作 struct sembuf sem_opt_wait1[1] = {0, -1, SEM_UNDO};//消费者可用资源减1 struct sembuf sem_opt_wakeup1[1] = {0, 1, SEM_UNDO};//消费者可用资源加1 struct sembuf sem_opt_wait2[1] = {1, -1, SEM_UNDO};//生产者可用资源减1 struct sembuf sem_opt_wakeup2[1] = {1, 1, SEM_UNDO};//生产者可用资源加1 while(1) { semop(semid, sem_opt_wait1, 1);//消费者可用资源减1,如果减为0则休眠等待 sleep(1); printf("consumer data:%d\n",p->buf[(p->p_r++)%5]);//消费者消费资源 semop(semid, sem_opt_wakeup2, 1);//生产者可用资源加1,将唤醒等待资源的生产者 } return 0;}
生产者进程
//生产者进程#include<stdio.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/shm.h>#include<stdlib.h>#include<sys/stat.h>#include<sys/sem.h>#include <unistd.h> #define SEM_KEY 6666 union semun { int setval; struct semid_ds *buf; unsigned short *array;};struct data{int buf[5];int p_r;int p_w;}; int main(int argc ,char *argv[]){ int shmid;int test_data = 0; float h,w; shmid= shmget(ftok(".",1000),getpagesize(),IPC_CREAT | 0666);//创建共享内存作为信号量保护的对象 printf("shmid=%d\n",shmid); if(shmid==-1) { perror("shmget error:"); exit(EXIT_FAILURE); } struct data* p =(struct data*)shmat(shmid,0,0);//获取共享内存的起始地址,且为可读可写 memset(p,0x00,sizeof(struct data)); int semid; int ret; semid = semget(SEM_KEY, 2, IPC_CREAT | 0600);//创建2个信号量 if (-1 == semid) { perror("semget"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("semid = %d\n", semid); union semun sem_args; unsigned short array[2]={0,10};//10 :生产者可用的资源 0:消费者可用资源 sem_args.array = array; ret = semctl(semid, 1, SETALL, sem_args);//SETALL代表设置信号集中所有的信号量的值。1,代表2个,sem_args是具体初始化的值放在共用体中。 if (-1 == ret) { perror("semctl"); exit(EXIT_FAILURE); } //对资源的使用处理操作 struct sembuf sem_opt_wait1[1] = {0, -1, SEM_UNDO};//消费者可用资源减1 struct sembuf sem_opt_wakeup1[1] = {0, 1, SEM_UNDO};//消费者可用资源加1 struct sembuf sem_opt_wait2[1] = {1, -1, SEM_UNDO};//生产者可用资源减1 struct sembuf sem_opt_wakeup2[1] = {1, 1, SEM_UNDO};//生产者可用资源加1 while(1) { semop(semid, sem_opt_wait2, 1);//生产者可用资源减1,如果减为0则休眠等待 int t = rand()%3; printf("producer will sleep %ds\n",t); sleep(t); printf("---------------producer data:%d\n",test_data); p->buf[(p->p_w++)%5] = test_data++;//生成数据 semop(semid, sem_opt_wakeup1, 1);//消费者可用资源加1,将唤醒等待资源的消费者 } return 0;}
三、效果演示
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