五、Linux系统编程：信号量

5 信号量

信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。

• 背景
  数据竞争
• 作用：
  控制多进程共享资源的访问（资源有限并且不共享）
• 本质
  任一时刻只能有一个进程访问临界区(代码),数据更新的代码。
• 基本操作:PV
  原子操作操作也被成为PV原语（P来源于Dutchproberen"测试"，V来源于Dutchverhogen"增加"）
  
• 信号

分类	取值
P(信号量)	0:挂起进程;>0:减1
V(信号量)	0:恢复进程;>0:加1

• POSIX信号量
  查看：man sem_overview

5.1 接口

• 头文件：semaphore.h
• 库：pthread
• 分类
  信号量分为命名信号量(基于文件)与匿名信号量(基于内存)两种。

5.2 命名信号量/基于文件

操作	函数
创建	sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode,unsigned int value)
删除	int sem_unlink(const char *name)
打开	sem_t *sem_open(const char *name, int oflag)
关闭	int sem_close(sem_t *sem)
挂出	int sem_post(sem_t *sem)
等待	int sem_wait(sem_t *sem)
尝试等待	int sem_trywait(sem_t *sem)
获取信号量的值	int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval)

5.2.1创建

sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode,unsigned int value)

• 参数

参数	含义
name	信号量IPC名字
oflag	标志
mode	权限位
value	信号量初始值

• 返回值

返回值	含义
非SEM_FAILED	信号量的指针
SEM_FAILED	出错

5.2.2 删除

int sem_unlink(const char *name)

• 参数：
  name： 信号量IPC名字

• 返回值

返回值	含义
-1	出错
0	成功

5.2.3 打开

sem_t *sem_open(const char *name, int oflag)

• 参数：

参数	含义
name	信号量IPC名字
oflag	标志

• 返回值

返回值	含义
非SEM_FAILED	信号量的指针
SEM_FAILED	出错

5.2.4 关闭

int sem_close(sem_t *sem)

• 参数：
  sem：信号量的指针

• 返回值

返回值	含义
-1	出错
0	成功

5.2.5 挂出

int sem_post(sem_t *sem)

• 参数：
  sem：信号量的指针

• 返回值

返回值	含义
-1	出错
0	成功

5.2.6 等待

int sem_wait(sem_t *sem)

• 参数：
  sem：信号量的指针

• 返回值

返回值	含义
-1	出错
0	成功

5.2.7 尝试等待

int sem_trywait(sem_t *sem)

• 参数：
  sem：信号量的指针

• 返回值

返回值	含义
-1	出错
0	成功

5.2.8 获取信号量的值

int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval)

• 参数：

参数	含义
sem	信号量的指针
sval	信号量的值

• 返回值

返回值	含义
-1	出错
0	成功

5.3 匿名信号量/基于内存

操作	函数
初始化	int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value)
销毁	int sem_destroy(sem_t *sem)
挂出	int sem_post(sem_t *sem)
等待	int sem_wait(sem_t *sem)
尝试等待	int sem_trywait(sem_t *sem)
获取信号量的值	int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval)

注：其中挂出和等待操作与命名信号量相同。

5.3.1 初始化

int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value)

• 参数

参数	含义
sem	信号量的指针
pshared	共享方式。0：线程间共享；1：进程间共享，需要共享内存
value	信号量初始值

• 返回值