前言：
信号量的相关概念：
信号量：主要用于同步与互斥。为了防止出现因多个进程访问临界资源而引发的一系列问题，信号量可以提供这样一种访问机制，在任一时刻只能有一个执行线程访问代码的临界区域，也就是说信号量是用来协调进程对临界资源的访问。
信号量的操作：信号量是一种特殊的变量，对信号量的访问必须是原子操作，信号量的操作只有两种：P操作（-1，申请资源）和V操作（+1，释放资源）。最简单的信号量只有两种取值0和1，称这样的信号量为二元信号量。可以取值为正整数N的信号量称为多元信号量，它允许多个线程并发的访问资源。
临界资源：能被多个进程共享，但一次只能允许一个进程使用的资源称为临界资源。
临界区：涉及到临界资源的部分代码，称为临界区。
互斥：亦称间接制约关系，在一个进程的访问周期内，另一个进程就不能进行访问，必须进行等待。当占用临界资源的进程退出临界区后，另一个进程才允许去访问此临界资源。
例如，在仅有一台打印机的系统中，有两个进程A和进程B，如果进程A需要打印时, 系统已将打印机分配给进程B,则进程A必须阻塞。一旦进程B将打印机释放，系统便将进程A唤醒，并将其由阻塞状态变为就绪状态。
同步：亦称直接制约关系，它是指为完成某种任务而建立的两个或多个进程，这些进程因为需要在某些位置上协调它们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的同步就是源于它们之间的相互合作。所谓同步其实就是两个进程间的制约关系。
例如，输入进程A通过单缓冲向进程B提供数据。当该缓冲区空时，进程B不能获得所需数据而阻塞，一旦进程A将数据送入缓冲区，进程B被唤醒。反之，当缓冲区满时，进程A被阻塞，仅当进程B取走缓冲数据时，才唤醒进程A。
原子性：对于进程的访问，只有两种状态，要么访问完了，要么不访问。当一个进程在访问某种资源的时候，即便该进程切出去，另一个进程也不能进行访问。
总结：
（1）信号量本质上是一个能被两个进程或多个进程都能看到的计数器。这个计数器用来表示临界资源的多少，计数器不以传输数据为目的，以保护临界资源为目的。
（2）信号量是进程间通信的一种，本身是一种临界资源，所以必须也要保护信号量的安全性。
（3）信号量的PV操作必须是原子操作。P操作：-1，表示申请资源成功；V操作：+1，表示释放资源成功。
（4）两个进程共享一个二元信号量sem，它的过程是这样的：其中一个进程执行了P操作（sem-1），它将得到信号量，并可以进入临界区，此时sem=0。另一个进程请求临界资源（P操作）的时候，他将被阻止进入临界区，并挂起等待，当第一个进程离开临界区并执行了V操作（sem+1）释放了资源的时候，第二个进程才可以恢复执行。
1.信号量集函数：
（1）semget函数：
函数原型：
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
作用：用来创建和访问一个信号量集。
参数详解：
key：建值，信号量集的名字
nsems:信号量集中信号量的个数
semflg:标识函数的行为及权限。取值如下：
IPC_CREAT：如果不存在就创建
IPC_EXCL和IPC_CREAT搭配使用，如果已经存在，则返回失败
权限位：设置共享内存的访问权限
返回值:成功返回一个非负整数，即信号量集的标识码，失败返回-1
（2）semctl函数：
函数原型：
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
作用：用于控制信号量集
参数详解：
semid:由semget返回的信号量集的标识码
semnum:信号量集中信号量的序号
cmd: 将要采取的动作，取值如下：
SETVAL:设置信号量集中信号量的计数值
GETVAL:获取信号量集中信号量的计数值
IPC_STAT:把semid_ds结构中的数据设置为信号量集的当前关联值
IPC_SET：在进程有足够权限的前提下，把信号集的当前关联值设置为semid_ds数据结构中给出的值
IPC_RMID：删除信号量集，不要第四个参数
最后一个参数根据命令的不同而不同
返回值：成功返回0，失败返回-1
SETVAL：初始化信号量的值（信号量成功创建后，需要设置初始值），这个值由第四个参数决定。第四参数是一个自定义的共同体，如下：
// 用于信号等操作的共同体。
union semun
{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *arry;
};
销毁一个信号量的做法：
semctl(semid,0,IPC_RMID);
（3）semop函数
函数原型：
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
作用：用来创建和访问一个信号量集
参数详解：
semid:由semget返回的信号量集的标识码
sops:指向一个信号量结构体的指针
nsops:信号量的个数
返回值：成功返回0，失败返回-1
struct sembuf{
unsigned short sem_num; 信号量的编号
short sem_op; 信号量一次PV操作时加减的数值，一般只会用到两个值：
-1：P操作，等待信号变得可用；+1：V操作，发出信号量已经变得可用
short sem_flg; 标志，有两个取值：
IPC_NOWAIT:表示队列满不等待，非阻塞，返回EAGAIN错误。
IPC_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
};
2.函数介绍完毕，那么现在直接上demo
semdemo17.c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
//int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
//int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
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()
{
int semid;
int pid;
key_t key;
key = ftok(".",125);
//信号量集中的信号量的个数
semid = semget(key,1,IPC_CREAT|0666);//获取或创建信号量
if(semid == -1)
{
printf("sorry get the pid error!\n");
}
union semun set;
set.val = 1;
//信号量集中的第几个信号
semctl(semid,0,SETVAL,set);//初始化信号量
//SETVAL设置信号量的值，这里设置为set
pid = fork();
if(pid > 0)
{
printf("this is father!\n");
}
else if(pid == 0)
{
printf("this is child\n");
}
else
{
printf("Sorry creat fork error\n");
}
return 0;
}
这个demo用于初认识信号量。
semdemo18.c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
//int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
//int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
//int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
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) */
};
void pGetKey(int semid)
{
struct sembuf init;
init.sem_num = 0;
init.sem_op = -1;
init.sem_flg = 0;
semop(semid,&init,1);
printf("pGetKey ok!\n");
}
void vPutBackKey(int semid)
{
struct sembuf init;
init.sem_num = 0;
init.sem_op = 1;
init.sem_flg = 0;
semop(semid,&init,1);
printf("vPutBackKey ok!\n");
}
int main()
{
key_t key;
int semid;
int pid;
key = ftok(".",125);
semid = semget(key,1,IPC_CREAT|0666);
if(semid == -1)
{
printf("Sorry creat semid error!\n");
}
union semun set;
set.val = 0;
semctl(semid,0,SETVAL,set);
pid = fork();
if(pid > 0)
{
pGetKey(semid);
printf("this is father!\n");
vPutBackKey(semid);
semctl(semid,0,IPC_RMID);
}
else if(pid == 0)
{
vPutBackKey(semid);
printf("this is child!\n");
}
else
{
printf("creat error!\n");
}
return 0;
}
这时候锁的数量为0，所以父进程在执行拿锁的时候阻塞在那里，让子进程放锁回去后才继续执行。
结果：
CLC@Embed_Learn:~/SECOND/IPC$ ./a.out
vPutBackKey ok!
this is child!
pGetKey ok!
this is father!
vPutBackKey ok!
这就是信号量拿锁与放锁的基本操作
学习笔记，仅供参考