信号量集

信号量的最主要的目的是被用来进行同步和互斥的。

同步和互斥这两个概念在我进程间通信的时候解释过，记不起来的小伙伴可以点这里。

在这里，解释一下信号量为什么能达到互斥的效果，以及信号量的本质。

信号量本质上来说，就是一个计数器，其本身除了标志资源是否存在没有其他意义。

为什么这么讲呢？

举个栗子：你有100亿人民币，想象一下就是这么膨胀！那么正常人都不会把这100亿的钞票带在身上吧，我们的正常路数就是放在银行，然后美滋滋的刷卡。然后看着自己的银行卡余额，快乐生活。这个时候，你的银行卡余额就相当于是信号量，他只是一个标识数字，但是钱并不在你身上，只是在你需要消费的时候，银行的资金足以支持你的消费。但是假如有一天，你存钱的这家银行把你的钱投在别的地方亏空了，而你这个时候又刚好需要一笔大额支出，那就有可能发生银行拿不出钱来给你的消费的情况。当然，这种情况是极少发生的。

操作系统会替我们保证信号量存在，资源也存在，其作用与银行类似。

在我们的计算机世界中，临界资源这一部分有时候是我们自己定义的，因为我们要保证某些操作的原子性。

原子性：保证某个操作是一个整体，要么全部做完，要么根本不做，不会出现第三种状态。

同理，我们用信号量保证我们访问临界资源的操作是原子操作，而操作系统会为我们保证信号量的变动也是原子操作。这就是为什么信号量能够达到互斥的效果。

对信号量的操作被称为P、V操作，这是荷兰科学家迪杰斯特拉提出的，在荷兰语里，P是申请资源，V是释放资源的意思。

所以执行P操作，信号量的值会减少，执行V操作，信号量的值会增加。

信号量集函数：

semget函数：用来创建和访问一个信号量集。

int semget(key_t key,int nsems, int semflg);
//key是信号量集的名字
//nsems信号量集的个数
//semflg权限标志
//返回值：成功返回一个整数，失败返回-1

semctl函数：用于控制信号量集

int semctl(int semid, int semnum, int cmd,...);
//semid由semget返回
//semnum信号量集中信号量的序号
//cmd采取的动作
//返回值：成功0，失败-1

semop函数：用来创建和访问一个信号量集

int semop(int semid, struct sembuf* sop, unsigned nsops);
//sop指向结构数值的指针
//nsops信号量的个数
//返回值：成功0，失败-1

来段代码实例：这段代码功能是使得不同在屏幕上连续输出两个a或者两个b，如果是单个进程做到这一点显然不难，不同进程就必须要加上PV操作了！

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/sem.h>

int id;

void p()
{
    struct sembuf sem[1] = {0, -1, 0};
    semop(id, sem, 1);
}

void v()
{
    struct sembuf sem[1] = {0, 1, 0};
    semop(id, sem, 1);
}

void print(char c)
{
    int i = 0;
    for(; i<10; ++i)
    {
        p();
        printf("%c",c);
        fflush(stdout);
        sleep(rand()%3);
        printf("%c",c);
        fflush(stdout);
        v();
        sleep(rand()%3);
    }
}

union semnu{ int val; };

int main()
{
    srand(getpid());
    id = semget(219, 1, IPC_CREAT|0600);
    if( id == -1) perror("semget"),exit(1);

    union semnu sem;
    sem.val = 1;
    semctl(id, 0, SETVAL, sem);
    pid_t pid = fork();

    if(pid == 0){
        print('a');
    }else{
        print('b');
    }
    return 0;
}

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