LinuxC信号灯的PV操作

一般意义下，信号灯是一个具有整数值的对象，它支持两种操作P()和V()。P()操作减少信号灯的值，如果新的信号灯的值小于0，则操作阻塞；V()操作增加信号灯的值，如果结果值大于或等于0，则唤醒一个等待的进程。通常用信号灯来做进程的同步和互斥。

最简单形式的信号灯就是内存中一个存储位置，它的取值可以由多个进程检验和设置。至少对于相关的进程来讲，对信号灯的检验和设置操作是不可中断的或者说是原子的：只要启动就不能终止。目前许多处理器提供检验和设置操作指令，如Intel处理器的sete等指令。检验和设置操作的结果是信号灯当前值与设置值的和，可以是正或者负。根据检验和设置操作的结果，一个进程可能必须睡眠直到信号灯的值被另一个进程改变。信号灯可以用于实现临界区（critical regions），就是重要的代码区，同一时刻只能有一个进程运行的代码区域。

比如，有许多协作的进程要从同一个数据文件中读写记录，并且希望对文件的访问必须严格地协调。那么，可以使用一个信号灯，将其初值设为1，用两个信号灯操作（P、V 操作），将进程中对文件操作的代码括起来。第一个信号灯操作检查并把信号灯的值减小，第二个操作检查并增加它。访问文件的第一个进程试图减小信号灯的值，如果它成功（事实上，它肯定成功），信号灯的取值将变为0，这个进程现在可以继续运行并使用数据文件。但是，如果此时另一个进程需要使用这个文件，它也试图减少信号灯的数值，它会失败，因为信号灯的值将要变成-1（但是，信号灯的值仍然保持为0，没有变成-1），这个进程会被挂起直到第一个进程处理完数据文件。当第一个进程处理完数据文件后，它会增加信号灯的值使其重新变为1。现在等待的进程会被唤醒，这次它减小信号灯的尝试会成功。

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

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

int semid;

void sem_init();
void sem_p();
void sem_v();
void sem_delete();

int main(int argc, char *argv[])
{
    sem_init();
    char ch = 'A';

    if (argc > 1)
    {
        ch = 'B';
        sleep(2);
    }

    int i;
    for(i = 0; i < 10; i++)
    {
        sem_p();
        printf("%c", ch);
        fflush(stdout);
        sleep(1);
        printf("%c", ch);
        fflush(stdout);
        sleep(1);
        sem_v();
    }
    sem_delete();

    return 0;
}

void sem_init()
{
    semid = semget((key_t)123, 1, IPC_CREAT | 0666);
    if (-1 == semid)
    {
        perror("semget");
    exit(1);
    }
    union semun sem;
    sem.val = 1;
    int ret = semctl(semid, 0, SETVAL, sem);
    if (-1 == ret)
    {
        perror("semctl");
    exit(2);
    }
}

void sem_p()
{
    struct sembuf buffer;
    buffer.sem_num = 0;
    buffer.sem_op = -1;
    buffer.sem_flg = SEM_UNDO;
    int ret = semop(semid, &buffer, 1);
}

void sem_v()
{
    struct sembuf buffer;
    buffer.sem_num = 0;
    buffer.sem_op = 1;
    buffer.sem_flg = SEM_UNDO;
    int ret = semop(semid, &buffer, 1);
}

void sem_delete()
{
    union semun sem;
    int ret = semctl(semid, 0, IPC_RMID, sem);
    if (-1 == ret)
    {
        perror("semctl");
        exit(3);
    }
}