Linux System V信号量(互斥操作)

Winema ·

更新时间:2024-11-15

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System V信号量:

System V信号量与System V其他两种通信机制（消息队列、共享内存）不同，其用来实现同步、互斥进程动作，通过semget函数创建一个信号集或打开一个信号量集，信号集又包括多个信号量，信号量的值要大于等于0，小于0，就会阻塞。

信号量pv操作：

p操作：操作当前信号量减去某个值
v操作：操作当前信号量加上某个值

一 . semget函数（创建信号量集）：

int semget(key_t key, int nsems, int semflg)

1 . key : IPC key
2 .nsems : 信号量个数
3 . semgflg : 信号量集权限

二 . semctl函数(信号量控制)：

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg)

1 .semid:为信号量集标识符
2.semnum:为第几个信号量
3 .cmd:为以下取值：
在这里插入图片描述

4 .union semun arg : 为以下取值：

union semun
{
     int val;
     strut semid* buf;
     unsigned  short* array;
};

在这里插入图片描述

三 . semop函数：

int semop(int semid, struct sembuf sops, size_t nsops)

1. semid:为信号量集标识符
2. sembuf *sops（可以为结构体数组首地址）：为以下取值：

struct sembuf
{
    unsigned short sem_num;
    short sem_op;
    short sem_flg; 
};

在这里插入图片描述
3. nsops：sembuf *sops个数

未互斥计数：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main()
{
	int pid;
	int count = 0;
	pid = fork();
	if(pid > 0)
	{
		while(count < 1000) 
		{
			count++;
			printf("父进程：%d\n",count);
		}
		wait(NULL); //等待子进程退出
	}
	else if(pid == 0) 
	{
		while(count < 1000) 
		{
			count++;
			printf("子进程：%d\n",count);
		}
	}
	else if(pid < 0)
	{
		printf("fork error\n");
		exit(1);
	}
	return 0;
}

父进程创建出子进程，俩进程各计数到1000，并打印出来，由于未使用信号量实现俩进程互斥，所以父子进程会交替打印。
在这里插入图片描述

信号量互斥计数：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
struct sembuf add_sop,cut_sop;
union semun
{
	int val;
	struct semid_ds *buf;
	unsigned short *array;
};
void add_init()
{
       add_sop.sem_num = 0;
       add_sop.sem_op = 1; //p操作
       add_sop.sem_flg = 0;
}
void cut_init()
{
	cut_sop.sem_num = 0;
	cut_sop.sem_op = -1; //v操作
	add_sop.sem_flg = 0;
}
int main()
{
	int count = 0;;
	int semid;
	union semun arg;
	int pid;
	arg.val = 1;
	add_init();
	cut_init();
	semid = semget(IPC_PRIVATE,1,IPC_CREAT | S_IRUSR | S_IWUSR); //信号量个数为1
	semctl(semid,0,SETVAL,arg); //设置信号量0的值为1
    pid = fork();
	if(pid > 0) // 父进程
	{
		semop(semid,&cut_sop,1); // 信号量p操作
        while(count < 1000)
	    {
			count++;
			printf("父进程:%d\n",count);
		}
		semop(semid,&add_sop,1); // 信号量v操作
		wait(NULL);  //等待子进程退出
	}
	else if(pid == 0) //子进程
	{
		semop(semid,&cut_sop,1); // 信号量p操作
        while(count < 1000)
	    {
			count++;
			printf("子进程:%d\n",count);
		}
		semop(semid,&add_sop,1); // 信号量v操作
	}
	else if(pid < 0)
	{
		printf("fork error\n");
		exit(1);
	}
	return 0;
}

加入信号量后，俩进程能够实现互斥。一个进程在计数打印，另一个进程p操作就会使信号量小于0，进而阻塞，必须要等待上一个进程计数打印完成后，进行v操作释放信号量，才会解除阻塞。
在这里插入图片描述