进程/线程间使用信号量通信

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发布于：May 3, 2020

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信号量通信

semaphore.h

信号量创建和初始化sem_init

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

• sem，初始化的信号量

• pshared参数：

  • pshared为0，表示信号量在线程间共享，放置在所有线程可见的位置，如全局变量
  • pshared非为0，表示信号量在进程间共享，放置在所有进程可见的位置，如使用sem_open、shm_open、mmap等访问共享内存
    • 因为通过fork()创建的子进程会继承父进程的虚拟地址，但是cow会让其有独立不同于父进程的物理空间，导致地址相同但值不同

• value信号量初始值

• 成功返回0，失败返回1

• int sem_post(sem_t *sem);

  • 信号量值加1

• int sem_wait(sem_t *sem);

  • 信号量值减1

• int sem_destroy(sem_t *sem);

  • 信号量销毁

非亲缘关系使用：sem_open通过信号量名打开

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sem_t *sem_open (const char *__name, int __oflag, ...)

• __oflag设置打开方式，fcntl.h中定义了很多常用方式
  • O_CREAT，如果不存在，则创建
  • O_RDONLY，只读模式
  • O_WRONLY，只写模式
  • O_RDWR，读写模式
  • O_APPEND，末尾追加
  • O_EXCL，如果已存在，则返回 -1，并且修改errno的值
  • O_TRUNC，如果文件存在，并且以只写/读写方式打开，则清空文件全部内容
  • O_NOCTTY，如果路径名指向终端设备，不要把这个设备用作控制终端。
  • O_NONBLOCK，如果路径名指向FIFO/块文件/字符文件，则把文件的打开和后继I/O设置为非阻塞模式
  • O_DSYNC，等待物理 I/O 结束后再 write。在不影响读取新写入的数据的前提下，不等待文件属性更新。
  • O_RSYNC，read 等待所有写入同一区域的写操作完成后再进行
  • O_SYNC，等待物理 I/O 结束后再 write，包括更新文件属性的 I/O

sys/sem.h

另一种使用信号量的方式

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

成功返回信号量标识符，否则返回-1

• key，表示该信号量集的整数
• nsems，创建的信号量的数目
• semflg，标记位，设置权限等，如IPC_PRIVATE表示进程私有

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int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

操作和控制信号量

• semid，semget返回的信号量标识符
• semnum，所操作信号在信号量集中的编号
• cmd，操作方法
  • SETVAL设置信号量值
• 最后参数与cmd参数有关，传入如下共用体执行具体操作

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union semun{
    int val;                        //cmd为SETVAL时，用于指定信号量值
    struct semid_ds *buf;            //cmd为IPC_STAT时或IPC_SET时生效
    unsigned short *array;            //cmd为GETALL或SETALL时生效
    struct seminfo *_buf;            //cmd为IPC_INFO时生效
};

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int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

使用信号量，对信号量的值操作

• semid，semget返回的信号量标识符
• spos，操作方法数组，对信号量集的信号量操作集合
• nsops，sops数组的长度

sembuf结构如下：

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struct sembuf{
  short sem_num;     //信号量在信号量集中的编号
  short sem_op;      //操作方法，-1表示P操作，1表示V操作
  short sem_flag;    //标志位，通常SEM_UNDO让进程退出自动释放信号量
};