Linux进程学习之：信号灯

╰+攻爆jí腚メ 2023-06-13 15:26 28阅读 0赞

信号灯不同于其他进程间通信方式，信号灯主要负责控制进程对共享资源的访问，除了用于对共享资源的访问控制外，信号灯还可以用于进程间同步。

信号灯的相关函数声明在"sys/sem.h"头文件中

信号灯的创建需要用到semget函数，声明如下：

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

第一个参数可以是IPC\_PRIVATE宏，或者是ftok函数生成的key，IPC\_PRIVATE宏用于具有亲缘关系的进程间通信，ftok函数生成的key用于非情缘关系的进程间通信

第二个参数是生成的信号量的个数

第三个参数是对生成的信号灯读写权限，一般使用0777

返回值：

If  successful,  the  return  value  will be the semaphore set identifier (a nonnegative integer), 
    otherwise, -1 is returned, with errno indicating the error.

成功返回信号灯的id，失败返回-1

信号灯控制用的是semctl函数，声明如下：

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

第一个参数是信号灯id

第二个参数是要设置的信号灯序号，如果要删除信号灯的话，输入０就可以，因为这个参数在执行删除命令的时候会被忽略

第三个参数是对信号灯执行的命令，删除命令是IPC\_RMID

返回值：

On failure, semctl() returns -1 with errno indicating the error.
    return 0 on success.

成功返回０，失败返回－１

接下来贴一个创建信号灯又删除信号灯的代码：

#include <iostream>
    #include <sys/sem.h>
    #include <stdlib.h>
    
    using namespace std;
    
    int main() {
        
    	int semid = semget(IPC_PRIVATE, 3, 0777);
    	if (semid == -1) {
        
    		cout << "Create semaphore failed" << endl;
    		return -1;
    	}
    	else {
        
    		cout << "Create semaphore successfully, semid = " << semid << endl;
    	}
    	system("ipcs -s");
    	int ret = semctl(semid, 0, IPC_RMID);
    	if (ret == -1) {
        
    		cout << "destroy semaphore failed" << endl;
    	}
    	else {
        
    		cout << "destroy semaphore successfully" << endl;
    	}
    	system("ipcs -s");
    	return 0;
    }

信号灯的初始化，使用semctl函数，第一个参数是shmid，第二个参数是操作的信号灯集合中的信号量编号，第三个使用SETVAL命令，使用了SETVAL命令需要定义一个结构体，这个官方有要求，照着写一个就好了，初始化的时候，只需要初始化semval就好了

信号量的操作使用的是semop函数，这个函数比较复杂，不过官方文档写的很清楚，大家自己去看吧，在命令行输入`man semop`就可以看到很详细的函数介绍啦

贴一个非血缘关系进程间通过信号灯通信的代码：

首先是server端

#include <iostream>
    #include <sys/sem.h>
    #include <stdlib.h>
    
    using namespace std;
    
    union semun {
        
       int              val;    /* Value for SETVAL */
       struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
       unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
       struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO
                                   (Linux-specific) */
    };
    
    int main() {
        
    	semun mysemun;
    	struct sembuf mysembuf;
    	int key = ftok("./a", 1);
    	if (key < 0) {
        
    		cout << "Create key failed" << endl;
    		return -1;
    	}
    	else {
        
    		cout << "Create key successfully, key = " << key << endl;
    	}
    	int semid = semget(key, 3, IPC_CREAT | 0777);
    	if (semid == -1) {
        
    		cout << "Create semaphore failed" << endl;
    		return -1;
    	}
    	else {
        
    		cout << "Create semaphore successfully, semid = " << semid << endl;
    	}
    	system("ipcs -s");
    	for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
    		cout << "server print: " << i << endl;
    	}
    	mysembuf.sem_num = 0; // 表示对信号量集合中0号信号量操作
    	mysembuf.sem_op = 1;  // 如果是sem_op是正整数，将会把这个值加到semval这个变量上
    	mysembuf.sem_flg = 0; // 以阻塞方式运行
    	semop(semid, &mysembuf, 1); // 第三个参数代表对数量为1的信号量操作
    	int ret = semctl(semid, 0, IPC_RMID);
    	if (ret == -1) {
        
    		cout << "destroy semaphore failed" << endl;
    	}
    	else {
        
    		cout << "destroy semaphore successfully" << endl;
    	}
    	system("ipcs -s");
    	return 0;
    }

然后是client端

#include <iostream>
    #include <sys/sem.h>
    #include <stdlib.h>
    
    using namespace std;
    
    union semun {
        
       int              val;    /* Value for SETVAL */
       struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
       unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
       struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO
                                   (Linux-specific) */
    };
    
    int main() {
        
    	semun mysemun;
    	struct sembuf mysembuf;
    	int key = ftok("./a", 1);
    	if (key < 0) {
        
    		cout << "Create key failed" << endl;
    		return -1;
    	}
    	else {
        
    		cout << "Create key successfully, key = " << key << endl;
    	}
    	int semid = semget(key, 3, IPC_CREAT | 0777);
    	if (semid == -1) {
        
    		cout << "Create semaphore failed" << endl;
    		return -1;
    	}
    	else {
        
    		cout << "Create semaphore successfully, semid = " << semid << endl;
    	}
    	system("ipcs -s");
    	// 初始化信号量的值需要用到SETVAL命令，下面的参数意思是：
    	// 给信号灯id等于semid的信号灯中0号信号量设置一个值，这里设置
    	// mysemun.val = 0， 代表的意思就是把0号信号量的值设为0
    	mysemun.val = 0;
    	semctl(semid, 0, SETVAL, mysemun);
    	mysembuf.sem_num = 0; // 表示对信号量集合中0号信号量操作
    	mysembuf.sem_op = -1; // sem_op值的绝对值是1，大于semval=0，进程睡眠并等待semval的值大于或等于sem_op的绝对值
    	mysembuf.sem_flg = 0; // 以阻塞方式运行
    	semop(semid, &mysembuf, 1); // 第三个参数代表对数量为1的信号量操作
    	for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
    		cout << "Client print: " << i << endl;
    	}
    	system("ipcs -s");
    	return 0;
    }

以上代码编译好后，先运行client端代码，可以看到client端进程被阻塞，等server端运行起来后，client才会继续运行，这就是一个通过信号量同步的过程，谢谢观看。