（二）进程间通讯方式-------信号量

临界资源：同一时刻只能被一个进程访问的资源
临界区：访问临界资源的代码区域
原子操作：不能被打断的操作，一旦开始执行，只能到结束，中间不能被打断

信号量

他与其他的IPC机构不一样，它是一个计数器，用于多进程对共享数据对象的访问。因为信号量是对于所有进程都可以访问到的，所以信号量在内核（只有一个内核嘛）中实现。在内核中一个内核对象中有一个信号量集，每个信号量集会有多个信号量，你可以将这个信号量集看成一个数组，其中数组中每个元素就是一个信号量。（数组的元素个数是程序员指定的）我们使用信号量，来解决进程间共享资源引发的同步问题，是进程之间同步控制的一种机制。

对于信号量有两个操作（因为信号量访问具有原子性，所以两个操作都是原子操作）

v操作（+1）：将信号量的个数加一，进程可以访问资源。
p操作（-1）：将信号量的个数减一，资源被一个进程占据了，或许当前进程需要等待。

<1>若信号量的值为正，则进程可以使用该资源。进程将信号量的值减一，表示它使用了一个资源单位

<2>若此信号量的值为0，则进程进入休眠状态（等待），直至信号量值大于0，进程被唤醒，可以使用资源。

信号量的使用

Linux提供了一组信号量API，我们来看看

1：要获得一个信号量ID,要调用的第一个函数是semget（创建信号量(集)）

#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/sem.h>
int semget(key_t key,int nsems,int flag);  //成功返回信号量ID,出错返回-1

key :信号量键值，可以理解为信号量的唯一性标记。用户态有一个key值，如果获取信号量ID时，使用的key值相同，则访问的信号量就是同一个。（相当于我么key就是文件名，而id就是我们的文件描述符，用id来操作信号量）

nsems:是该信号量集中的信号量数（即数组大小）。如果创建新集合（一般在服务器进程中），则必须指定nsems。如果引用一个现存的集合(一个客户进程)，则将nsems指定为0.

sem_flags:有两个值：IPC_CREAT和IPC_EXCL
IPC_CREAT表示若信号量已存在，返回该信号量标识符。
IPC_EXCL表示若信号量已存在，返回错误。

2:信号量的创建与其赋初始值是分开的，赋初始值我们用semctl函数

#include<sys/sem.h>
int semctl(int semid,int semnum,int cmd,..../*union semun arg*/);

semnum:指定信号量集中的一个成员（即数组中的元素），semnum值在0--nsems-1之间（下标）

cmd：常用的有两个 IPC_RMID,GETVAL（其他的cmd值可以查书，这里就不一一列举了）

IPC_RMID:从系统中删除信号量集（IPC开头的cmd操作的是整个信号量集）

GETVAL：返回成员semnum的semval的值（也即计数器的值（信号量）。GET开头的cmd操作的是semnum成员里的数值，而非整个信号量集）

对于第四个参数是可选的，如果使用该参数，其类型是semun，它是一个联合体

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

一般用到的是val,表示要传给信号量的初始值。

3:p/v操作，修改信号量的值

#include<sys/sem.h>
int semop(int semid,struct sembuf semoparry[],size_t nops);//成功返回0，出错返回-1

参数semoparry是一个指针，他指向一个信号量操作数组，信号量操作由sembuf结构表示

nops规定该数组中操作的数量（元素数）

struct sembuf{
    unsigned short sem_num;   //要进行操作的信号量集的元素下标 0-nsems-1
    short sem_op;     //信号量在一次操作中需要改变的数据，通常是两个数，一个是-1，即P（等待）操作另一个是+1，即V（发送信号）操作。 
    short sem_flg;  ////通常为SEM_UNDO,使操作系统跟踪信号，并在进程没有释放该信号量而终止时，操作系统释放信号量（会将信号量自动复原）  

}

实例：

sem.h

#ifndef __SEM_H
#define __SEM_H

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

typedef union semun
{
	int val;  //我们只用到了val，所以我们就重新定义一下这个结构
}semun;
	
int sem_init(key_t key); //初始化操作

void sem_p(int id,int num); //p操作

void sem_v(int id,int num); //v操作

void sem_del(int id);   //删除信号量

#endif

#include"sem.h"
int sem_init(key_t key) //获取信号量集id函数
{
	int id=semget(key,0,0664);//获取下，看看key值所对应的信号量即是否存
	if(id==-1) //key值对应的信号量集不存在，要创建
	{
		id=semget(key,2,0664|IPC_CREAT); //2是元素个数
		semun un;
		un.val=0;  //信号量数值，这个很关键
		semctl(id,1,GETVAL,un); //根据un值设置1号下标的信号量中的各个属性
	}
	return id;
}

void sem_p(int id,int num) //num是要操作的元素下标
{
	struct sembuf buf;
	buf.sem_num=num;   
	buf.sem_op=-1;
	buf.sem_flg=SEM_UNDO;
	semop(id,&buf,1);   //1是要操作的元素数
}

void sem_v(int id,int num) //num是要操作的元素下标
{
	struct sembuf buf;
	buf.sem_num=num;
	buf.sem_op=1;
	buf.sem_flg=SEM_UNDO;
	semop(id,&buf,1);
}

void sem_del(int id)
{
	semctl(id,1,IPC_RMID);
}

main1.c

#include"sem.h"

int main()
{
	int semid=sem_init((key_t)2333);
	int fd=open("a.txt",O_WRONLY|O_CREAT,0664);
	assert(fd!=1);
	sleep(3);
	write(fd,"Hello",5);
	sem_v(semid,1);
	close(fd);
}

main2.c

#include"sem.h"

int main()
{
	int semid=sem_init((key_t)2333);
	sem_p(semid,1);

	int fd=open("a.txt",O_RDONLY|O_CREAT,0664);
	assert(fd!=-1);

	char buff[128]={0};
	int n=read(fd,buff,127);
	printf("%s\n",buff);
	close(fd);
	sem_del(semid);
	exit(0);
}

（二）进程间通讯方式-------信号量

信号量

信号量的使用

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