信号量精讲-优快云博客

前言

了解信号量之前，要先了解临界资源、同步与互斥的概念
1.临界资源：在同一时间只能被一个进程调用的资源，也称互斥资源。
2.同步：保证访问的时序可控性，使调用资源的的顺序合理。
3.互斥：在进程调用临界资源是，不同进程之间要竞争该资源，那么一个进程调用了该资源，另一个进程无法再调用该资源的情形就叫互斥！
4.临界区：代码中涉及到了操作临界资源的代码段叫临界区。
5.原子操作：该操作无法被打断
6.同步与互斥的作用：使访问临界资源时，具有安全性。

信号量

1.实质：
具有一个等待队列的计数器，也属于临界资源的一种，要获取信号量资源，则对信号量进行-1操作，要释放信号量资源，则对信号量资源进行+1操作。
注：信号量操作是原子操作

2.信号量实现同步
原理：进程获取临界资源之前，要先获取信号量资源；
若无信号量资源，则该进程阻塞等待，进入等待队列。
若有信号量资源，则对信号量进行P（-1）操作，再获取临界资源。
当临界资源+1时，对应的信号量资源则执行V（+1）操作，然后唤醒在等待队列中等待获取临界资源的进程。
实现代码：https://gitee.com/free_xin/codes/gdof7qb2y58mr4p9alj1u98（代码过长，博客不易展示）

结果展示：
在这里插入图片描述

3.信号量实现互斥
原理：一个进程获取了该临界资源之后，另一个进程无法再访问该临界资源。
实现互斥，采用一元信号量，即：该信号量的计数器，只能为0或1。
一个进程要获取临界资源时，先获取对应的信号量资源；
当无信号量资源时，则该进程阻塞等待，进入等待队列。
当有信号量资源时，则对该信号量资源进行P（-1）操作，然后获取该临界资源。
当该进程使用完临界资源时，将释放信号量资源（对信号量资源进行V（+1）操作），然后唤醒等待队列中的进程。
实现代码：https://gitee.com/free_xin/codes/gdof7qb2y58mr4p9alj1u98（代码过长，博客不易展示）

结果展示：
在这里插入图片描述

4.创建信号量集（信号量的一个集合，一个数组）
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
key：该信号量集的标识符（名字）
nsems：信号量集中信号量的个数
semflg：标志位（IPC_CREST|0644）
成功返回该信号量集的标识码，失败返回-1

5.初始化信号量的计数值
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, …[union semun]);
semid：该信号量集的标识码
semnum：信号量集中的信号量的索引（下标、序号）
cmd：将要采取的动作
…：不定参数，是semun联合体，用来传递给cmd的参数
成功返回0，失败-1
注：初始值只能设置一次

cmd选项：
SETVAL：设置信号量集中一个信号量的初始计数值，其值是union semun.val的值，此时需要第四个不定参数选项。
SETALL：设置信号量集中所有信号量的初始计数值。
IPC_RMID：用于删除该信号量集，不需要不定参数。
GETVAL：用于获取该信号量集中一个信号量的计数值。

semun联合体：
在这里插入图片描述

6.访问信号量资源（对其进行+1/-1操作）
int semop(int semid, struct sembuf sops, unsigned nsops);*
semid：该信号量集的操作句柄
sops：用来操作信号量进行+1/-1操作的结构体的指针
nsops：信号量的个数
成功返回0，失败返回-1

信号量+1/-1操作的结构体：
在这里插入图片描述