【linux】linux随记--system-V 信号量

最新推荐文章于 2025-12-03 11:14:46 发布

原创最新推荐文章于 2025-12-03 11:14:46 发布 · 223 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#linux

文章介绍了系统V信号量作为进程间通信的一种机制，用于实现互斥和同步。它通过semget函数获取信号量ID，semctl函数进行设置和删除，semop函数执行P/V操作。示例代码展示了如何初始化、操作和删除信号量，以及在父进程和子进程中实现同步的效果。

system-V 信号量

本质：计数器

作用：互斥（同一时刻只能有一个进程访问共享资源）同步（进程顺序访问共享资源）

信号量用法

定义一个唯一的key// ftok()
构造一个信号量// semget（）
初始化的信号量// semctl () SETVA
对信号量进行P/V 操作// semop()
删除信号集 // semctl() RMID

semget函数

功能：获取信号量的ID

函数原型：

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

参数：

key：信号量键值
nsems：信号量数量
semflg：
- IPC_CREATE：信号量不存在则创建
- mode：信号量的权限

返回值：

成功：信号量ID

失败：-1

semctl函数

功能：获取或设置信号量的相关属性

函数原型：

int semctl(int semid,int semnum,int cmd,union semun arg)
1

参数：

semid：信号量ID
semnum：信号量编号
cmd：
- IPC_STAT：获取信号量的属性信息
- IPC_SET：设置信号量的属性
- IPC_RMID：删除信号量
- IPC_SETVAL：设置信号量的值
arg：

union semun
{
int val;
struct semid_ds *buf;
}

返回值：

成功：由cmd类型决定,都返回0

失败：-1

semop函数

函数原型：

int semop(int semid,struct sembuf *sops,size_t nsops)
1

参数：

semid：信号量ID
sops：信号量操作结构体数组

struct sembuf

{

short sem_num; //信号量编号

short sem_op；//信号量P/V操作

short sem_flg; //信号量行为，SEM_UNDO

}
- nsops：信号量数量

返回值：

成功：0

失败：-1

实现代码

sem.h

#ifndef _SEM_H_
#define _SEM_H_


union semun
{
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *array;
};

extern int init_sem(int sem_id, int init_value);
extern int del_sem(int sem_id);
extern int sem_p(int sem_id);
extern int sem_v(int sem_id);

#endif

sem.c

#include <sys/sem.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#include "sem.h"


/* 信号量初始化（赋值）函数*/
int init_sem(int sem_id, int init_value)
{
    union semun sem_union;
    sem_union.val = init_value; /* init_value 为初始值 */

    if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1)
    {
        perror("Initialize semaphore");
        return -1;
    }

    return 0;
}

/* 从系统中删除信号量的函数 */
int del_sem(int sem_id)
{
    union semun sem_union;
    if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) == -1)
    {
        perror("Delete semaphore");
        return -1;
    }
}

/* P 操作函数 */
int sem_p(int sem_id)
{
    struct sembuf sops;
    sops.sem_num = 0; /* 单个信号量的编号应该为 0 */
    sops.sem_op = -1; /* 表示 P 操作 */
    sops.sem_flg = SEM_UNDO; /* 若进程退出，系统将还原信号量*/

    if (semop(sem_id, &sops, 1) == -1)
    {
        perror("P operation");
        return -1;
    }
    return 0;
}

/* V 操作函数*/
int sem_v(int sem_id)
{
    struct sembuf sops;
    sops.sem_num = 0; /* 单个信号量的编号应该为 0 */
    sops.sem_op = 1; /* 表示 V 操作 */
    sops.sem_flg = SEM_UNDO; /* 若进程退出，系统将还原信号量*/

    if (semop(sem_id, &sops, 1) == -1)
    {
        perror("V operation");
        return -1;
    }
    return 0;
}

test.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#include "sem.h"

#define DELAY_TIME 3 /* 为了突出演示效果，等待几秒钟， */

int main(void)
{
    pid_t result;
    int sem_id;

    sem_id = semget((key_t)6666, 2, 0666 | IPC_CREAT); /* 创建一个信号量*/

    init_sem(sem_id, 0);

    /*调用 fork()函数*/
    result = fork();
  
         if(result == -1)
    {
        perror("Fork\n");
    }
    else if (result == 0) /*返回值为 0 代表子进程*/
    {
        while(1)
        {
            printf("Child process will wait for some seconds...\n");
            sleep(DELAY_TIME);
            printf("The returned value is %d in the child process(PID = %d)\n",result, getpid());
            
            //到支路进行v+操作，也叫信号量释放，这就保证了子进程执行在父进程前面，也就是同步。
            sem_v(sem_id);
        }
      
    }

    else /*返回值大于 0 代表父进程*/
    {
        while(1)
        {   
            //信号为o不能进行p-操作，代码执行到这会阻塞，直到子进程释放信号量。
            sem_p(sem_id);
            printf("The returned value is %d in the father process(PID = %d)\n",result, getpid());

        }
        sem_v(sem_id);
        del_sem(sem_id);
    }
    exit(0);
}