linux信号量及其实例

概述

Linux信号量是用于进程间同步和互斥的一种通信机制。本质是计数器
它们通常用于控制对共享资源的访问，以确保只有一个进程可以同时访问该资源。以下是一个详细的教程和C语言代码示例，展示如何使用信号量进行进程间通信。

创建信号量

要使用信号量，我们需要创建一个信号量集。每个信号量集由一个键（key）和一个初始值组成。我们可以使用 semget() 函数创建一个信号量集：

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

#define KEY 1234

int main()
{
    int semid = semget(KEY, 1, IPC_CREAT | 0666);
    if (semid < 0) {
        perror("semget error");
        return 1;
    }
    printf("Semaphore created: %d\n", semid);
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 KEY 定义一个键值，以便多个进程可以访问同一个信号量集。然后我们使用 semget() 函数创建一个信号量集，该信号量集包含一个信号量，初始值为0。如果创建成功，该函数将返回信号量集的标识符，否则返回-1。

操作信号量

要对信号量进行操作，我们可以使用 semop() 函数。该函数允许我们执行3种操作：增加信号量的值、减少信号量的值、和等待信号量变为0。每个操作由一个结构体来表示，其中包含了信号量的标识符、要执行的操作和操作的参数。例如，以下代码将增加信号量的值：

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

#define KEY 1234

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

int main()
{
    int semid = semget(KEY, 1, IPC_CREAT | 0666);
    if (semid < 0) {
        perror("semget error");
        return 1;
    }

    union semun arg;
    arg.val = 1;
    if (semctl(semid, 0, SETVAL, arg) < 0) {
        perror("semctl error");
        return 1;
    }

    struct sembuf buf;
    buf.sem_num = 0;
    buf.sem_op = 1;
    buf.sem_flg = SEM_UNDO;

    if (semop(semid, &buf, 1) < 0) {
        perror("semop error");
        return 1;
    }

    printf("Semaphore value: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL, arg));
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 semctl() 函数将信号量的初始值设置为1。然后我们定义一个 sembuf 结构体，该结构体表示要对信号量进行的操作。在这种情况下，我们使用 semop() 函数执行一个操作，该操作将信号量的值增加1。最后，我们使用 semctl() 函数获取信号量的当前值，并将其打印出来。

除了增加信号量的值外，我们还可以使用 semop() 函数减少信号量的值。例如，以下代码将减少信号量的值：

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

#define KEY 1234

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

int main()
{
    int semid = semget(KEY, 1, IPC_CREAT | 0666);
    if (semid < 0) {
        perror("semget error");
        return 1;
    }

    union semun arg;
    arg.val = 1;
    if (semctl(semid, 0, SETVAL, arg) < 0) {
        perror("semctl error");
        return 1;
    }

    struct sembuf buf;
    buf.sem_num = 0;
    buf.sem_op = -1;
    buf.sem_flg = SEM_UNDO;

    if (semop(semid, &buf, 1) < 0) {
        perror("semop error");
        return 1;
    }

    printf("Semaphore value: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL, arg));
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 semop() 函数将信号量的值减少1。操作由 sembuf 结构体表示，其中 sem_op 的值为-1。最后，我们使用 semctl() 函数获取信号量的当前值，并将其打印出来。

销毁信号量

当不再需要使用信号量时，我们可以使用 semctl() 函数将其销毁。以下是一个示例代码：

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

#define KEY 1234

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

int main()
{
    int semid = semget(KEY, 1, IPC_CREAT | 0666);
    if (semid < 0) {
        perror("semget error");
        return 1;
    }

    if (semctl(semid, 0, IPC_RMID, 0) < 0) {
        perror("semctl error");
        return 1;
    }

    printf("Semaphore destroyed\n");
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 semctl() 函数将信号量集标识符为 semid 的信号量集销毁。操作由 IPC_RMID 表示。最后，我们打印出一条消息表示信号量已被销毁。

这是一个简单的Linux信号量通信的教程和C语言代码示例。注意，实际应用中可能需要使用更多的信号量以及更复杂的通信模式。