信号量
1、信号量和P、V原语
信号量和P、V原语由迪杰斯特拉提出
互斥:P、V在同一个进程中
同步:P、V在不同进程中
信号量值含义:
(1)S>0: S表示可用资源的个数。
(2)S=0:表示无可用资源,无等待进程。
(3)S<0: |S|表示等待队列中进程个数。
P原语:
P(s)
{
s.value = s.value--;
if(s.value < 0)
{
//该进程状态置为等待状态
//将该进程的PCB插入相应的等待队列s.queue末尾
}
}
V原语:
V(s)
{
s.value = s.value++;
if(s.value <= 0)
{
//唤醒相应等待队列s.queue中等待的一个进程
//改变其状态为就绪态,并将其插入就绪队列
}
}
2、信号量集函数
//(1)semget函数
// 功能:用来创建和访问一个信号量集
//原型:
int semget(key_t key,int nsems,int semflg);
//参数: key:信号集的名字
// nsems:信号集中信号量的个数
// semflg:由九个权限标志构成,它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的
//返回值:成功返回0,失败返回-1
//(2)shmctl函数
// 功能:用于控制信号量集
//原型:
int semctl(int semid,int semnum,int cmd, ...);
//参数: semid:由semget返回的信号集标识码
// semnum:信号集中信号量的个数
// cmd:将要采取的动作(有三个可取值)
// 最后一个参数根据不同而不同
//返回值:成功返回0,失败返回-1
//(3)semop函数
//功能:用来创建和访问一个信号量集
//原型:
int semop(int semid,struct sembuf* sops,unsigned nsops);
//参数:
// semid:是该信号量的标识码
// sops:是个指向一个结构数值的指针
// nsops:信号量个数
//返回值:成功返回0,失败返回-1
3、实例代码
注:
sembuf结构体
struct sembuf{
short sem_num; //信号量的编号
short sem_op; //是信号量一次PV操作时加减的数值,一般只会有两个 -1(P操作) 或 +1(V操作)
short sem_flg; //有两个取值是IPC_NOWAIT或SEM_UNDO
}
//【comm.h】
#ifndef _COMM_H__
#define _COMM_H__
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/sem.h>
#define PATHNAME "."
#define PROJ_ID 0x6666
union semun
{
int val;
struct semid_ds* buf;
unsigned short* array;
struct seminfo* _buf;
};
int createSemSet(int nums);
int initSem(int semid,int nums,int initval);
int getSemSet(int nums);
int P(int semid,int who);
int V(int semid,int who);
int destorySemSet(int semid);
#endif
//【comm.c】
#include"comm.h"
static int commSemSet(int nums,int flags)
{
key_t _key=ftok(PATHNAME,PROJ_ID);
if(_key<0)
{
perror("ftok");
return -1;
}
int semid=semget(_key,nums,flags);
if(semid<0)
{
perror("semget");
return -2;
}
return semid;
}
int createSemSet(int nums)
{
return commSemSet(nums,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
}
int getSemSet(int nums)
{
return commSemSet(nums,IPC_CREAT);
}
int initSem(int semid,int nums,int initval)
{
union semun _un;
_un.val=initval;
if(semctl(semid,nums,SETVAL,_un)<0)
{
perror("semctl");
return -1;
}
return 0;
}
static int commPV(int semid,int who,int op)
{
struct sembuf _sf;
_sf.sem_num=who;
_sf.sem_op=op;
_sf.sem_flg=0;
if(semop(semid,&_sf,1)<0)
{
perror("semop");
return -1;
}
return 0;
}
int P(int semid,int who)
{
return commPV(semid,who,-1);
}
int V(int semid,int who)
{
return commPV(semid,who,1);
}
int destorySemSet(int semid)
{
if(semctl(semid,0,IPC_RMID)<0)
{
perror("semctl");
return -1;
}
return 0;
}
//【sem_test.c】
#include"comm.h"
int main()
{
int semid=createSemSet(1);
printf("se=%d\n",semid);
initSem(semid,0,1);
pid_t id=fork();
if(id==0)
{
//child
int _semid=getSemSet(0);
printf("_semid=%d\n",_semid);
while(1)
{
P(_semid,0);
printf("A");
fflush(stdout);
usleep(200000);
printf("A ");
fflush(stdout);
usleep(200000);
V(_semid,0);
}
}
else
{
//father
while(1)
{
P(semid,0);
printf("B");
fflush(stdout);
usleep(200000);
printf("B ");
fflush(stdout);
usleep(200000);
V(semid,0);
}
wait(NULL);
}
destorySemSet(semid);
return 0;
}
运行结果:
将comm.c封装成静态库:
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ ls
a.out comm.c comm.h comm.o Makefile test_sem.c
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ gcc -c comm.c -o comm.o
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ ls
a.out comm.c comm.h comm.o Makefile test_sem.c
生成静态库:
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ ar -rc libmycomm.a comm.o
ar是gnu归档工具,rc表示(replace and create)
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ ar -tv libmycomm.a
rw-rw-r-- 500/500 1676 May 4 21:16 2018 comm.o
t:列出静态库中的文件
v:verbose详细信息
在不调用静态库的情况下编译失败
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ gcc test_sem.c
/tmp/ccvjqyzV.o: In function `main':
test_sem.c:(.text+0x11): undefined reference to `createSemSet'
test_sem.c:(.text+0x46): undefined reference to `initSem'
test_sem.c:(.text+0x66): undefined reference to `getSemSet'
test_sem.c:(.text+0x93): undefined reference to `P'
test_sem.c:(.text+0xf2): undefined reference to `V'
test_sem.c:(.text+0x108): undefined reference to `P'
test_sem.c:(.text+0x167): undefined reference to `V'
collect2: ld 返回 1
调用静态库
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ gcc test_sem.c -L. -lmycomm -o comm
-L :指定库路径
-l :指定库名
测试目标文件生成后,删除静态库程序照样可以运行
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ ls
comm comm.c comm.h comm.o libmycomm.a Makefile test_sem.c
将comm.c封装成动态库:
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ ls
comm.c comm.h comm.o libmycomm.a Makefile test_sem.c
shared:表示生成共享库
fPIC:产生位置无关码
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ gcc -fPIC -c comm.c
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ gcc -shared -o libmycomm.so *.o
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ ls
comm.c comm.h comm.o libmycomm.a libmycomm.so Makefile test_sem.c
调用动态库进行编译
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ gcc test_sem.c -L. -lmycomm
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ ls
a.out comm.c comm.h comm.o libmycomm.a libmycomm.so Makefile test_sem.c
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ ./a.out
se=131074
B_semid=131074
B AA BB A^C
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$
//可以将 .so文件拷贝到系统共享库路径下,通常为 /usr/lib
将.so文件放到系统共享路径下调用时更简单
[lize-h@localhost 0406_SignalNum]$ gcc test_sem.c -lmycomm