信號量實現進程之間通信

一.信號量

   信號量是一種數據操作鎖，本身不具有數據交換功能，而是通過控制其他的通信資源來實現進程之間的通信，簡單來講，信號量相當于一個計數器，計數當前某種資源的個數。信號量的周期也是隨內核的。為了解決多個程序同時訪問一個共享資源引發的問題。

    臨界資源：多個進程能訪問到的公共資源。

    臨界區：將能訪問帶臨界資源的代碼成為臨界區。

  同步：對臨界資源的訪問具有順序性。

   pv 操作:

   p(sv)  sv>0 減1  sv=0   掛起的該進程執行

   s(sv)  沒有進程因等待sv而掛起就加1，有進程等待sv被掛起，就恢復運行。

  信號量用到的函數：

  int semget(key_t key,int nsems,int smflag)//nsems:信號量個數

  以信號量集為基本單位進行申請。

 int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);//semnum:第幾個信號量

   struct sembuf

{

   unsigned short sem_num;

   short sem_op;

   short sem_flg;

}

第一個成員，sem_num，是信號量數目，通常為0，除非我們正在使用一個信號量數組。sem_op成員是信號量的變化量值。（我們可以以任何量改變信 號量值，而不只是1）通常情況下中使用兩個值，-1是我們的P操作，用來等待一個信號量變得可用，而+1是我們的V操作，用來通知一個信號量可用。

最后一個成員，sem_flg，通常設置為SEM_UNDO。這會使得操作系統跟蹤當前進程對信號量所做的改變，而且如果進程終止而沒有釋放這個信號量， 如果信號量為這個進程所占有，這個標記可以使得操作系統自動釋放這個信號量。將sem_flg設置為SEM_UNDO是一個好習慣，除非我們需要不同的行為。如果我們確實變我們需要一個不同的值而不是SEM_UNDO，一致性是十分重要的，否則我們就會變得十分迷惑，當我們的進程退出時，內核是否會嘗試清理我們的信號量。

semnu 的聯合體，初始化信號量的時候用得到：

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

   信號量實現進程間通信：

 //comm.h
  1 
  2 #pragma once
  3 #include<unistd.h>
  4 #include<stdlib.h>
  5 #include<stdio.h>
  6 #include<sys/types.h>
  7 #include<sys/sem.h>
  8 #include<sys/ipc.h>
  9 #define _PATH_ "."
 10 #define _PROJ_ID_ 0x7777
 11 
 12 union semun
 13 {
 14    int val;
 15    struct semid_ds *buf;
 16    unsigned short *array;
 17    struct seminfo *_buf;
 18 };
 19  static int comm(int __sem_nums,int flag);
 20 int create_sem_set(int _sem_nums);
 21 int get_sem_set(int _sem_nums);
 22 int init_sem_set(int _sem_id,int _sem_num,int _sem_val);
 23 int p_sem_elem(int _sem_id ,int _sem_num);
 24 int v_sem_elem(int _sem_id,int _sem_num);
 25 int destroy_sem(int _sem_id);
~ 

//comm.c

  1 #include"comm.h"
  2 static int comm(int _sem_nums,int flag)
  3 {
  4   key_t key=ftok(_PATH_,_PROJ_ID_);
  5   if(key<0)
  6   {
  7     perror("ftok");
  8     return -1;
  9   }
 10   int sem_id=semget(key,_sem_nums,flag);
 11   if(sem_id<0)
 12   {
 13     perror("semget");
 14     return -1;
 15   }
 16 
 17   return sem_id;
 18 
 19 }
 20  int create_sem_set(int _sem_nums)
 21 {
 22   int flag=IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666;
 23   return comm(_sem_nums,flag);
 24 
 25 
 26 }
 27 int get_sem_set(int _sem_nums)
 28 {
 29    int flag=IPC_CREAT;
 30    return comm(_sem_nums,flag);
 31 }
 32 int init_sem_set(int _sem_id,int _sem_num,int _sem_val)
 33 {
 34    union semun _un;
 35    _un.val=_sem_val;
 36    if(semctl(_sem_id,_sem_num,SETVAL,_un)<0)
 37    {
 38     perror("semctl");
 39     return -1;
 40 
 41     }
 42    return 0;
 43   }
 44 int p_sem_elem(int _sem_id ,int _sem_num)
 45 {
 46    struct sembuf _sem_buf[1];
 47    _sem_buf[0].sem_num=_sem_num;
 48    _sem_buf[0].sem_op=-1;
 49    _sem_buf[0].sem_flg=0;
 50 if(semop(_sem_id,_sem_buf,1)<0)
 51   {
 52   perror("semop");
 53   return -1;
 54 
 55   }
 56   return 0;
 57 }
 58 int v_sem_elem(int _sem_id,int _sem_num)
 59 {
 60    struct sembuf _sem_buf[1];
 61    _sem_buf[0].sem_num=_sem_num;
 62    _sem_buf[0].sem_op=1;
 63    _sem_buf[0].sem_flg=0;
 64 if(semop(_sem_id,_sem_buf,1)<0)
 65   {
 66     perror("semop");
 67     return -1;
 68 
 69   }
 70   return 0;
 71 
      }
 74 int destroy_sem(int _sem_id)
 75 {
 76   if(semctl(_sem_id,0,IPC_RMID,NULL)<0)
 77   {
 78   perror("semctl");
 79    return -1;
 80 
 81 
 82   }
 83 return 0;
   }
   
   
 91 int main()
 92 {
 93   int sem_id=create_sem_set(1);
 94   init_sem_set(sem_id,0,1);
 95   pid_t pid=fork();
 96   if(pid<0)
 97   {
 98    perror("fork");
 99    exit(1);
100   }
101 
102   else if(pid==0)
103   {
104       int sem_id=get_sem_set(1);
105       while(1)
106       {
107         p_sem_elem(sem_id,0);
108         printf("A");
109         sleep(1);
110        fflush(stdout);
111        printf("A");
112        sleep(7);
113        fflush(stdout);
114        v_sem_elem(sem_id,0);                                                         116      }
117  }
118 
119   else
120   {
121      while(1)
122     {
123       p_sem_elem(sem_id,0);
124 
125       printf("B");
126       sleep(2);
127       fflush(stdout);
128       printf("B");
129       sleep(5);
130       fflush(stdout);
131       v_sem_elem(sem_id,0);
132 
133 
134     }
135  }                                                                                        return 0;
   }

程序運行結果：

總結：

   上述程序中顯示器就相當于公共資源，父子進程都想要訪問，在其上面輸出自己的內容，就必須使用信號量，這樣就防止了兩個同時輸出引發的問題，兩個進程只能一個訪問完，另一個在訪問。