1、信号量的概念
用于协调多个进程(包括但不限于父子进程)对共享数据对象的读/写。它不以传送数据为目的,主要是用来保护共享资源,保证共享资源在一个时刻只有一个进程独享。
1.1、二元信号量
信号量是一个特殊的变量,只允许进程对它进行等待信号和发送信号操作。最简单的信号量是取值0和1的二元信号量,这是信号量最常见的形式,1表示可以访问,0表示加锁
2、函数介绍
Linux中提供了一组函数用于操作信号量,程序中需要包含以下头文件:
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
2.1、semget函数
semget函数用来获取或创建信号量
typedef unsignedintkey_t
intsemget(key_t key, int nsems, int semflg);
参数:
key:是信号量的键值,是信号量在系统中的编号(一般用十六进制表示)
nsems:是创建信号量集中信号量的个数,该参数只在创建信号量集时有效,这里固定填1。
sem_flags:是一组标志,如果希望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。如果没有设置IPC_CREAT标志并且信号量不存在,就会返错(errno的值为2,No such file or directory)
返回值:
成功:返回信号量集的标识
失败:-1
示例代码:
1)获取键值为0x5000的信号量,如果该信号量不存在,就创建它,代码如下:
int semid=semget(0x5000,1,0640|IPC_CREAT);
2)获取键值为0x5000的信号量,如果该信号量不存在,返回-1,errno的值被设置为2,代码如下:
int semid= semget(0x5000,1,0640);
2.2、semctl函数
该函数用来控制信号量(常用于设置信号量的初始值和销毁信号量
int semctl(int semid, int sem_num, int command, ...);
参数:
semid: semget函数返回值
sem_num:是信号量集数组上的下标,表示某一个信号量,填0
cmd:是对信号量操作的命令种类,常用的有以下两个:
IPC_RMID:销毁信号量,不需要第四个参数;
SETVAL:初始化信号量的值(信号量成功创建后,需要设置初始值),这个值由第四个参数决定。
第四参数是一个自定义的共同体,如下:
// 用于信号灯操作的共同体。
union semun
{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsignedshort*arry;
};
示例:
1)销毁信号量。
semctl(semid,0,IPC_RMID);
2)初始化信号量的值为1,信号量可用。
union semun sem_union;
sem_union.val =1;
semctl(semid,0,SETVAL,sem_union);
2.3、semop函数
该函数有两个功能:1)等待信号量的值变为1,如果等待成功,立即把信号量的值置为0,这个过程也称之为等待锁;2)把信号量的值置为1,这个过程也称之为释放锁。
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
参数:
semid:semget函数返回的信号量标识
sops:是一个结构体
struct sembuf
{
short sem_num;// 信号量集的个数,单个信号量设置为0。
short sem_op;// 信号量在本次操作中需要改变的数据:-1-等待操作;1-发送操作。
short sem_flg;// 把此标志设置为SEM_UNDO,操作系统将跟踪这个信号量。
// 如果当前进程退出时没有释放信号量,操作系统将释放信号量,避免资源被死锁。
};
nsops:是操作信号量的个数,即sops结构变量的个数,设置它的为1(只对一个信号量的操作)
示例:
1)等待信号量的值变为1,如果等待成功,立即把信号量的值置为0;
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num =0;
sem_b.sem_op =-1;
sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
semop(sem_id,&sem_b,1);
2)把信号量的值置为1。
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num =0;
sem_b.sem_op =1;
sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
semop(sem_id,&sem_b,1);
3、示例代码
这段代码从严格来说是错误的,因为我没有加错误处理,这样子写主要是为了理解,大家看一下加深理解就好,
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
union semun // 用于信号量操作的共同体。
{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsignedshort*arry;
};
intmain()
{
int semid = semget(0x5000,1,0644|IPC_CREAT);// 创建或获取信号量
printf("semid:%d\n",semid);// 信号量id
union semun sem_union;// 设置信号量初始值
sem_union.val =1;
semctl(semid,0,SETVAL,sem_union);
int value = semctl(semid,0,GETVAL);// 获取当前信号量的值
printf("value:%d\n",value);
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num =0;
sem_b.sem_op =-1;
sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
semop(semid,&sem_b,1);// 相当于加锁操作
// 设置完之后信号量值就变成0了,标识持有锁
int value1 = semctl(semid,0,GETVAL);// 获取一下当前信号量值,当前值就是0
printf("value1:%d\n",value1);
sem_b.sem_num =0;
sem_b.sem_op =1;
sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
semop(semid,&sem_b,1);// 释放锁操作
// 设置完,信号量值为1
int value2 = semctl(semid,0,GETVAL);// 获取当前信号量值,当前值就是1
printf("value1:%d\n",value2);
return0;
}
4、其他操作
1、用ipcs -s可以查看系统的信号量,内容有键值(key),信号量编号(semid),创建者(owner),权限(perms),信号量数(nsems)。
2、用ipcrm sem 信号量编号,可以手工删除信号量