linux生产者消费者(3)

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
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