Linux 信号量

一、什么是信号量？
1>信号量的本质是一种数据操作锁、用来负责数据操作过程中的互斥、同步等功能。
2>信号量用来管理临界资源的。它本身只是一种外部资源的标识、不具有数据交换功能，而是通过控制其他的通信资源实现进程间通信。
3>信号量就相当于是一个计数器。当有进程对它所管理的资源进行请求时，进程先要读取信号量的值，大于0，资源可以请求，等于0，资源不可以用，这时进程会进入睡眠状态直至资源可用。当一个进程不再使用资源时，信号量+1(对应的操作称为V操作)，反之当有进程使用资源时，信号量-1(对应的操作为P操作)。对信号量的值操作均具有原子性。

二、为什么要使用信号量
使用信号量为了防止多个进程在访问临界资源为引发的问题。信号量可以协调进程对临界资源的访问，也就是用来临界区的。任一时刻只能有一个进程进入临界区。
那么这里问题来了，什么是临界资源？其实也很简单，临界资源就是一次只允许一个进程访问的资源，不允许多个进程同时进行访问。什么是临界区？他就是用来访问临界资源的代码片段。

三、SEM_UNDO
当操作信号量semop函数时，sem_flg可以设置SEM_UNDO标识；SEM_UNDO用于将修改的信号量值在进程正常退出（调用exit退出或main执行完）或异常退出（如段异常、除0异常、收到KILL信号等）时归还给信号量。

四、代码实现信号量
下面这段代码主要实现让父进程中打印AA，子进程中打印BB。利用信号量使得AA和BB之间不出现混叠。因为打印的内容都要输入到显示器上，要不混叠的话，显示器就是临界资源。最终我们从屏幕上就可以观察到结果

/*Makefile*/
sem:comm.c sem.c
    gcc -o $@ $^

.PHONY:clean
clean:
    rm -f sem

/*comm.h*/
#ifndef _COMM_H
#define _COMM_H

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>
#include<sys/sem.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<stdlib.h>

#define PATHNAME "."
#define PROJ_ID 6666

union SemNo
{
    int val;
    struct semid_ds* buf;
    unsigned short* array;
    struct seminfo* _buf;
};

int CreateSemSet(int nums);
int GetSemSet();
int InitSemSet(int semid, int nums);
int P(int semid);
int V(int semid);
int DestorySemSet(int semid);


#endif


/*comm.c*/
#include"comm.h"

/******************************************/
int CommSemSet(int flags, int nums)
{
    key_t _k=ftok(PATHNAME, PROJ_ID);
    if(_k < 0){
        perror("ftok");
        sleep(3);
        return -1;
    }

    int semid = semget(_k, nums, flags);
    if(semid < 0){
        perror("semget");
        sleep(3);
        return -2;
    }

    return semid;
}
/******************************************/

/******************************************/
int CreateSemSet(int nums)
{
    return CommSemSet(IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666, nums);
}
/******************************************/

/******************************************/
int GetSemSet()
{
    return CommSemSet(0, 0);
}
/******************************************/

/******************************************/
int InitSemSet(int semid,int nums)
{
    union SemNo _SenNo;
    _SenNo.val=1;
    if(semctl(semid,nums,SETVAL,_SenNo)<0)
    {
        perror("semctl");
        sleep(3);
        return -1;
    }
    return 0;
}
/******************************************/

/******************************************/
int CommPV(int semid ,int nums, int flags)
{
    struct sembuf _sf[1];
    _sf[0].sem_op=flags;
    _sf[0].sem_num=nums;
    if(semop(semid, _sf, 1) < 0){
        perror("semop");
        sleep(3);
        return -1;
    }
    return 0;
}
/******************************************/

/******************************************/
int P(int semid)
{
    return CommPV(semid, 0, -1);
}
/******************************************/

/******************************************/
int V(int semid)
{
    return CommPV(semid, 0 ,1);
}
/******************************************/

/******************************************/
int DestorySemSet(int semid)
{
    if(semctl(semid, 0, IPC_RMID) < 0)
    {
        perror("semctl");
        sleep(3);
        return -1;
    }
    return 0;
}
/******************************************/


/*sem.c*/
#include"comm.h"

int main()
{
    int semid = CreateSemSet(1);
    InitSemSet(semid,0);
    pid_t id = fork();
    if(id == 0) {
        int semid = GetSemSet();
        while(1){
            P(semid);
            printf("A");
            fflush(stdout);
            usleep(20000);
            printf("A\n");
            fflush(stdout);
            usleep(30000);
            V(semid);
        }
    }
    else{
        while(1){
            P(semid);
            printf("B");
            fflush(stdout);
            usleep(30000);
            printf("B\n");
            fflush(stdout);
            usleep(20000);
            V(semid);
        }
    }
    DestorySemSet(semid);
}

最终我们可以在屏幕上看到这样的画面

这时候我们调用命令ipcs -s我们可以看见当前目录下信号量

在下一次调用sem的时候我们需要先将之前的信号量删除，调用ipcrm -s +所要删除信号量的semid