Linux 信号量详解一

信号量主要用于进程间（不是线程）的互斥，通过sem_p()函数加锁使用资源，sem_v函数解锁释放资源，在加锁期间，CPU从硬件级别关闭中断，防止pv操作被打断。

semget函数
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
--功能：用来创建和访问一个信号量集
--参数
key：信号集的key值
nsems：信号集中信号量的个数
semflg：由九个权限标志构成，他们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的
--返回值：成功返回一个非负整数，即该信号集的标识码，失败返回-1，并且更新errno

shmctl函数
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
--功能：用于控制信号量集
--参数
semid：由semget返回的信号集标识码
semnum：信号集中信号量的序号(信号量的序号从0开始，和数组类似)
cmd：将要采取的动作（有5个可取值）
最后一个参数根据命令不同而不同
--返回值：成功返回0；失败返回-1并且更新errno

semop函数
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
--功能：
--参数
semid：semget函数的返回值
sops：是个指向一个结构体的指针
nsops：信号量的个数
--返回值：成功返回0，失败返回-1，并且更新errno

semop函数续
--sembuf结构体
struct sembuf
{
unsigned short sem_num; /* semaphore number */
short sem_op; /* semaphore operation */
short sem_flg; /* operation flags */
};
sem_num是信号量的编号
sem_op是信号量一次PV操作是加减的数值，一般只会用到两个值，一个是"-1"，也就是P操作，等待信号量变得可用；另一个是"+1"，也就是V操作，发出信号量已经变得可用。
sem_flg的两个取值IPC_NOWAIT或SEM_UNDO，SEM_UNDO是进程完成P操作后直接被终止了，那么系统会自动执行V操作，恢复成默认值

//信号量API
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

//这个定义不可少
union semun
{
int val;    // Value for SETVAL
struct semid_ds *buf;    // Buffer for IPC_STAT, IPC_SET
unsigned short *array;  // Array for GETALL, SETALL
struct seminfo *__buf;  // Buffer for IPC_INFO(Linux-specific)
};

/**
* sem_setval - 设置信号量的资源值
* semid：由semget返回的信号集标识码
* val：资源值
* 成功返回0，失败返回-1
* */
int sem_setval(int semid, int val)
{
int ret = 0;
//union semun必须自定义
union semun su;
su.val = val;
//semctl()第二个参数是序号，这里取第一个信号量
ret = semctl(semid, 0, SETVAL, su);
if (ret == -1)
{
perror("semctl() err");
}
return ret;
}

/**
* sem_setval - 获取信号量的资源值
* semid：由semget返回的信号集标识码
* 成功返回可用资源值，失败返回-1
* */
int sem_getval(int semid)
{
int ret = 0;
//semctl()第二个参数是序号，这里取第一个信号量
//当使用GETVAL命令时，调用中的最后一个参数被忽略
//成功返回该信号量的可用资源值
ret = semctl(semid, 0, GETVAL, 0);
if (ret == -1)
{
perror("semctl() err");
}
printf("getval=%d\n", ret);
return ret;
}

/**
* sem_p - 信号量P操作
* semid：由semget返回的信号集标识码
* 成功返回0，失败返回-1
* */
int sem_p(int semid)
{
int ret=0;
//通过struct sembuf结构体的sem_op属性设置P操作
//sem_flg默认设置为0
struct sembuf sbuf={0,-1,0};
ret=semop(semid,&sbuf,1);
if(ret==-1)
perror("semop() err");
return ret;
}

/**
* sem_v - 信号量V操作
* semid：由semget返回的信号集标识码
* 成功返回0，失败返回-1
* */
int sem_v(int semid)
{
int ret=0;
//通过struct sembuf结构体的sem_op属性设置P操作
//sem_flg默认设置为0
struct sembuf sbuf={0,1,0};
ret=semop(semid,&sbuf,1);
if(ret==-1)
perror("semop() err");
return ret;
}

int main()
{
//创建或者访问信号量集
int semid = 0;
//第二个参数创建几个信号量
semid = semget(0x1234, 1, 0666 | IPC_CREAT | IPC_EXCL);
if (semid == -1)
{
if (errno == EEXIST)
{
printf("该信号量集已经存在！\n");
semid = semget(0x1234, 1, 0666);
} else
{
perror("semget() err");
return -1;
}
}
//设置第0个信号量的s（可用资源）的值为1
sem_setval(semid, 1);
sem_getval(semid);
sem_p(semid);
printf("dddddd\n");
sem_v(semid);
return 0;
}