### 使用
信号量 `
sem` 的基本方法
#### 1. **无名
信号量**
无名
信号量通常用于线程间的同步，因为它不需要文件系统的支持[^1]。以下是使用无名
信号量的关键步骤：
- **初始化
信号量**
调用 `
sem_init
()`
函数来初始化一个无名
信号量。该
函数原型如下：
```c
int
sem_init
(sem_t *
sem, int pshared, unsigned int value
);
```
参数说明：
- `
sem`: 指向
信号量的指针。
- `pshared`: 如果为 `0`，则表示此
信号量仅限于同一进程内的多个线程之间共享；如果为非零，则可以跨进程共享[^2]。
- `value`: 设置
信号量的初始值。
- **P/V 操作**
P 操作（等待操作）和 V 操作（释放操作）分别由 `
sem_wait
()` 和 `
sem_post
()` 实现。它们的作用分别是减少
信号量计数器以及增加
信号量计数器。
```c
int
sem_wait
(sem_t *
sem); // 等待
信号量
int
sem_post
(sem_t *
sem); // 增加
信号量
```
- **销毁
信号量**
当不再需要
信号量时，调用 `
sem_destroy
()` 来释放资源。
```c
int
sem_destroy
(sem_t *
sem);
```
下面是一个简单的线程同步示例代码：
```c
#include <pthread.h>
#include <
semaphore.h>
#include <stdio.h>
sem_t mutex;
void* thread_func
(void* arg
) {
printf
("Thread waiting...\n"
);
sem_wait
(&mutex
); // 等待
信号量
printf
("Thread got the
semaphore!\n"
);
return NULL;
}
int main
() {
pthread_t tid;
sem_init
(&mutex, 0, 0
); // 初始化
信号量，初值设为 0
pthread_create
(&tid, NULL, thread_func, NULL
);
sleep
(1
); // 主线程延迟一段时间后再发出信号
printf
("Main thread posting
semaphore\n"
);
sem_post
(&mutex
); // 发送信号给子线程
pthread_join
(tid, NULL
);
sem_destroy
(&mutex
); // 销毁
信号量
return 0;
}
```
---
#### 2. **有名
信号量**
有名
信号量适用于进程间通信，它通过名称识别并存储在文件系统中[^4]。下面是其主要功能及其实现方式：
- **创建或打开
信号量**
使用 `
sem_open
()` 创建一个新的有名
信号量或者打开已存在的
信号量。
```c
sem_t*
sem_open
(const char *name, int oflag, ... /* mode_t mode, unsigned int value */
);
```
参数解释：
- `name`:
信号量的名字，通常是 `/`
开头的字符串。
- `oflag`: 定义行为标志位，比如 `O_CREAT` 表明如果不存在就创建新
信号量。
- 可选参数：指定权限模式
(`mode`
) 和初始值
(`value`
)。
- **关闭
信号量**
使用 `
sem_close
()` 关闭一个已经打开的
信号量对象。
```c
int
sem_close
(sem_t *
sem);
```
- **删除
信号量**
删除一个有名
信号量可以通过 `
sem_unlink
()` 实现。
```c
int
sem_unlink
(const char *name
);
```
以下是一段演示进程间同步的例子：
```c
#include <fcntl.h> /* For O_* constants */
#include <sys/stat.h> /* For mode constants */
#include <
semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#define
SEM_NAME "/my_
semaphore"
int main
() {
sem_t *
sem =
sem_open
(SEM_NAME, O_CREAT | O_EXCL, 0644, 0
); // 初始值设置为 0
if
(sem ==
SEM_FAILED
) {
perror
("Failed to create
semaphore"
);
return 1;
}
pid_t pid = fork
();
if
(pid == 0
) { // 子进程
printf
("[Child] Waiting for signal from parent.\n"
);
sem_wait
(sem); // 阻塞直到父进程发送信号
printf
("[Child] Got the signal! Exiting now.\n"
);
} else { // 父进程
sleep
(2
); // 让子进程先运行一会儿
printf
("[Parent] Posting
semaphore and exiting.\n"
);
sem_post
(sem); // 向子进程发信号
}
sem_close
(sem); // 关闭
信号量
sem_unlink
(SEM_NAME
); // 删除
信号量
return 0;
}
```
---
### 总结
无论是无名还是有名的
信号量，在
Linux 中都可以用来解决并发环境下的同步问题。对于线程而言，推荐优先考虑更轻便高效的无名
信号量[^3]；而对于不同进程之间的协调工作，则更适合采用基于文件系统的有名
信号量[^5]。
这篇博客介绍了Linux环境下，使用C语言实现信号量（semaphore）进行进程间通信的实践。通过信号量实现进程互斥，解决进程A和B交替执行的问题，确保在任意时刻只有一个进程运行。涉及的主要函数包括ftok、semget、semctl和semop等，以及具体的场景解决方案。
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