Linux多进程和多线程(七)进程间通信-信号量

进程间通信之信号量

资源竞争

多个进程竞争同一资源时，会发生资源竞争。
资源竞争会导致进程的执行出现不可预测的结果。

临界资源

不允许同时有多个进程访问的资源, 包括硬件资源 (CPU、内存、存储器以及其他外
围设备) 与软件资源(共享代码段、共享数据结构)

临界区

多个进程共享的资源被称为临界资源，
这些资源被保护在一个临界区中，
只有进入临界区的进程才能访问临界资源。

信号量

信号量是一种进程间通信机制，用于协调对共享资源的访问。

多进程对stdout资源的竞争

//多进程对stdout资源的竞争

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main(){
   

    pid_t cpid;
    cpid = fork();//创建子进程
    if(cpid < 0){
   
        printf("fork error\n");//fork失败
        exit(EXIT_FAILURE);//EXIT_FAILURE表示程序运行失败
    } else if(cpid == 0){
   //子进程
        while(1){
   
            printf("------------------------\n");
            printf("C Start.\n");
            sleep(1);
            printf("C End.\n");
            printf("------------------------\n");
        }
    } else{
   //父进程
        while(1){
   
            printf("------------------------\n");
            printf("P Start.\n");
            sleep(1);
            printf("P End.\n");
            printf("------------------------\n");
        }

         wait(NULL); //等待子进程结束
    }



    return 0;
}

代码的输出混乱:

------------------------
P Start.
------------------------
C Start.
P End.
------------------------
C End.
------------------------
------------------------
P Start.
------------------------
C Start.
P End.
C End.
------------------------
------------------------

同步和互斥

互斥

互斥是指进程独占资源，使得其他进程无法访问该资源。

同步

同步是指进程间通信，用于协调进程的执行。
同步在互斥的基础上增加了进程对临界资源的访问顺序
进程主要的同步与互斥手段是信号量

信号量

信号量,由内核维护的整数,其值被限制为大于或等于0;
信号可以执行一下操作:

• 将信号量设置成一个具体的值;
• 在信号量当前的基础上加上一个数值;
• 在信号量当前值的基础上减上一个数值;
• 等待信号量的值为0;

一般信号量分为

• 二值信号量:一般指的是信号量值为1,可以理解为只对应一个资源
• 计数信号量:一般指的是值大于等于2,可以理解为对应多个资源

在linux系统中使用ipcs -s 查询系统中信号量

创建信号量集合

调用 semget() 函数

函数头文件:

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/types.h>


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

函数功能:创建一个信号量集合;

函数参数:

• key: 信号量集合的键值, 用于标识信号量集合;由ftok()函数生成;
• nsems: 信号量集合中信号量的个数;
• semflg: 信号量集合的标志位, 用于设置信号量集合的属性;
• • IPC_CREAT: 如果key对应的信号量集合不存在, 则创建新的信号量集合;
• • IPC_EXCL: 如果key对应的信号量集合已经存在, 则返回-1;
• • 权限标志

函数返回值:

• 成功: 返回信号量集合的ID;
• 失败: 返回-1, 并设置errno;

//多进程对stdout资源的竞争

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <