1.信號量描述

信號量是用來同步進程的（即控制進程的執(zhí)行），是一個特殊的變量，一般取正數(shù)值。它的值代表允許訪問的資源數(shù)目。獲取資源時，需要對信號量的值進行原子減一，該操作被稱為 P 操作。當(dāng)信號量值為 0 時，代表沒有資源可用，P 操作會阻塞。釋放資源時，需要對信號量的值進行原子加一，該操作被稱為 V操作。信號量主要用來同步進程。信號量的值如果只取 0,1，將其稱為二值信號量。如果信號量的值大于 1，則稱之為計數(shù)信號量。
臨界資源：同一時刻，只允許被一個進程或線程訪問的資源
臨界區(qū)：訪問臨界資源的代碼段

2.信號量使用

2.1操作信號量的接口介紹：

#include <sys/sem.h> #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> /* semget()創(chuàng)建或者獲取已存在的信號量 semget()成功返回信號量的 ID， 失敗返回-1 key：兩個進程使用相同的 key 值，就可以使用同一個信號量 nsems：內(nèi)核維護的是一個信號量集，在新建信號量時，其指定信號量集中信號量的個數(shù) semflg 可選： IPC_CREAT IPC_EXCL */ int semget(key_t key, int nsems, int semflg);/* semop()對信號量進行改變，做 P 操作或者 V 操作 semop()成功返回 0，失敗返回-1 nsops是信號量個數(shù) struct sembuf {unsigned short sem_num; //指定信號量集中的信號量下標short sem_op; //其值為-1，代表 P 操作，其值為 1，代表 V 操作short sem_flg; //SEM_UNDO }; */ int semop( int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);/* semctl()控制信號量 semctl()成功返回 0，失敗返回-1 cmd 選項： SETVAL //將val的值同步到信號量上IPC_RMID union semun//信號量下標 {int val;struct semid_ds *buf;unsigned short *array;struct seminfo *_buf; }; */ int semctl( int semid, int semnum, int cmd, ...);

2.2封裝信號量的接口：

sem.h 的代碼如下：

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<assert.h> #include<sys/sem.h>union semu{int val};void sem_init();//創(chuàng)建并初始化，或者獲取已有的信號量id void sem_p();//p操作，信號量減一 void sem_v();//v操作，信號量加一 void sem_destroy();//銷毀信號量

sem.c代碼如下：

#include"sem.h"static int semid = -1;void sem_init() {semid = semget((key_t)1234,1,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600);if(semid == -1)//信號量已經(jīng)存在{semid = semget((key_t)1234,1,0600);}else//信號量不存在，信號量被創(chuàng)建，在這里初始化信號量{union semun a;a.val = 1;if(semctl(semid,0,SETVAL,a)==-1){perror("semctl error");}} }void sem_p() {struct sembuf buf;buf.sem_num = 0;buf.sem_op = -1;//Pbuf.sem_flg = SEM_UNDO;if(semop(semid,&buf,1)==-1){perror("semop P error");} }void sem_v() {struct sembuf buf;buf.sem_num = 0;buf.sem_op = 1;//Vbuf.sem_flg = SEM_UNDO;if(semop(semid,&buf,1)==-1){perror("semop V error");} }void sem_destroy() {if(semctl(semid,0,IPC_RMID) == -1){perror("semtcl del error");} }

記不住怎么封裝的也沒關(guān)系，一般我們使用時，都是封裝好的，我們只要知道怎么用信號量PV操作控制進程就好。

2.3例題演示：

例題（1）：進程 a 和進程 b 模擬訪問打印機，進程 a 輸出第一個字符‘a(chǎn)’表示開始使用打印機，輸出第二個字符‘a(chǎn)’表示結(jié)束使用，b 進程操作與 a 進程相同。（由于打印機同一時刻只能被一個進程使用，所以輸出結(jié)果不應(yīng)該出現(xiàn) abab），如圖所示：

a.c代碼如下：

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<assert.h> #include<unistd.h> #include"sem.h"int main() {sem_init();for(int i = 0; i < 5; i++){sem_p();printf("a start\t");sleep(3);printf("a end\n");sem_v();sleep(3);}sleep(10);sem_destroy();exit(0); }

a.c最后sleep(10)是為了使a程序最后結(jié)束，這樣可以在a程序里銷毀信號量。
b.c代碼：

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<assert.h> #include<unistd.h> #include"sem.h"int main() {sem_init();for(int i = 0; i < 5; i++){sem_p();printf("b start\t");sleep(3);printf("b end\n");sem_v();sleep(3);}exit(0); }

運行結(jié)果：

可以發(fā)現(xiàn)，由于打印機要求只有一個，所以a使用完打印機，b或者a才能繼續(xù)使用打印機，不可能a和b同時使用打印機的。

（2）例題2：有一個空間，要求A進程先向里面寫數(shù)據(jù)，B進程再從里面讀數(shù)據(jù)，然后A進程再寫…
分析1：一個信號量情況如下：

一眼看去發(fā)現(xiàn)沒什么問題，但是仔細思考發(fā)現(xiàn)并沒有對A寫入數(shù)據(jù)進行控制，A寫入數(shù)據(jù)不受信號量控制，A寫完仍可以寫。我們要求是A寫完之后，B讀完，A才可以再次寫入的。
所以不可行。
分析2：兩個信號量：
一個信號量限制A寫入，一個信號量限制B讀取
如下圖：

3.ipcs/ipcrm 介紹

ipcs 可以查看消息隊列、共享內(nèi)存、信號量的使用情況，使用 ipcrm 可以進行刪除操作。
如果我們將a.c程序中的銷毀信號量的操作去掉，那么我們創(chuàng)建的信號量就沒有銷毀。a.c代碼如下。

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<assert.h> #include<unistd.h> #include"sem.h"int main() {sem_init();for(int i = 0; i < 5; i++){sem_p();printf("a start\t");sleep(3);printf("a end\n");sem_v();sleep(3);}exit(0); }

運行完a和b程序后，由于程序里沒有對信號量進行銷毀，所以我們創(chuàng)建的信號量仍然存在。可以用指令ipcs查看。
以下是運行完a和b程序后用指令ipcs查看的信號量信息：

key值是16進制，換成10進制，就是我們程序中設(shè)置的key值1234。
可以用指令ipcrm + -s + semid指令銷毀信號量。

ipcrm -m是對共享內(nèi)存用的；
ipcrm -q是對消息隊列弄的；

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的进程间通信——信号量及ipcs/ipcrm 介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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