进程间同步之信号量（semaphore）
1. 信号量的创建与使用
linux下使用semget创建或打开信号量集，
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
该函数执行成功则返回一个信号量集的标识符，失败返回-1。返回的参数key是由ftok得到的键值；
第二个参数nsems指明要创建的信号量集包含的信号量个数。如果只是打开信号量，把nsems设置为0即可。该参数只在创建信号量集时有效。
第三个参数semflg为操作标识，可取如下值：
0：取信号量集标识符，若不存在则函数会报错
IPC_CREAT：当semflg&IPC_CREAT为真时，如果内核中不存在键值与key相等的信号量集，则新建一个信号量集；如果存在这样的信号量集，返回此信号量集的标识符
IPC_CREAT|IPC_EXCL：如果内核中不存在键值与key相等的信号量集，则新建一个消息队列；如果存在这样的信号量集则报错
上述semflg参数为模式标志参数，使用时需要与IPC对象存取权限（如0600）进行|运算来确定信号量集的存取权限
2.信号量的操作
信号量的值与相应资源的使用情况有关，当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量，当他的值小于0时，其绝对值表示等待
使用这个资源的进程个数。信号量的值仅能由PV操作来改变。
在linux下，pv操作通过调用函数semop实现。该函数定义在头文件sys/sem.h中，原型：
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
对信号量集标识符为semid中的一个或多个信号量进行P操作或V操作
semid：信号量集标识符
sops：指向进行操作的信号量集结构体数组的首地址，此结构的具体说明如下：
struct sembuf {
short semnum; /*信号量集合中的信号量编号，0代表第1个信号量*/
short val;/*若val>0进行V操作信号量值加val，表示进程释放控制的资源 */
/*若val<0进行P操作信号量值减val，若(semval-val)<0（semval为该信号量值），则调用进程阻塞，直到资源可用；若设置IPC_NOWAIT不会睡眠，进程直接返回EAGAIN错误*/
/*若val==0时阻塞等待信号量为0，调用进程进入睡眠状态，直到信号值为0；若设置IPC_NOWAIT，进程不会睡眠，直接返回EAGAIN错误*/
short flag; /*0 设置信号量的默认操作*/
/*IPC_NOWAIT设置信号量操作不等待*/
/*SEM_UNDO 选项会让内核记录一个与调用进程相关的UNDO记录，如果该进程崩溃，则根据这个进程的UNDO记录自动恢复相应信号量的计数值*/
};
nsops：进行操作信号量的个数，即sops结构变量的个数，需大于或等于1。最常见设置此值等于1，只完成对一个信号量的操作
错误代码：
E2BIG：一次对信号量个数的操作超过了系统限制
EACCESS：权限不够
EAGAIN：使用了IPC_NOWAIT，但操作不能继续进行
EFAULT：sops指向的地址无效
EIDRM：信号量集已经删除
sops为指向sembuf数组，定义所要进行的操作序列。下面是信号量操作举例。
struct sembuf sem_get={0,-1,IPC_NOWAIT}; /*将信号量对象中序号为0的信号量减1*/
struct sembuf sem_get={0,1,IPC_NOWAIT}; /*将信号量对象中序号为0的信号量加1*/
struct sembuf sem_get={0,0,0}; /*进程被阻塞，直到对应的信号量值为0*/
flag一般为0，若flag包含IPC_NOWAIT，则该操作为非阻塞操作。若flag包含SEM_UNDO，则当进程退出的时候会还原该进程的信号量操作，这个标志在某些情况下是很有用的，
比如某进程做了P操作得到资源，但还没来得及做V操作时就异常退出了，此时，其他进程就只能都阻塞在P操作上，于是造成了死锁。若采取SEM_UNDO标志，就可以避免因为进程异常退出而造成的死锁。
3. semctl (得到一个信号量集标识符或创建一个信号量集对象)
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg)
semid：信号量集标识符
semnum：信号量集数组上的下标，表示某一个信号量
下面截个图：
下面举例说明：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define NUMBER 5
#define KEY 1111
union semun{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
struct seminfo *__buf;
};
int main()
{
int sem_id = 0;
union semun semattr;
struct sembuf sbuf_p = {0, -1, 0};
struct sembuf sbuf_v = {0, 1, 0};
pid_t pid;
sem_id = semget((key_t)KEY, 1,IPC_CREAT | 0666);
semattr.val = NUMBER;
semctl(sem_id, 0, SETVAL, semattr);
pid = fork();
if(pid == 0)
{
int i = 10;
printf("enter child process\n");
while (i > 0)
{
semop(sem_id, &sbuf_p, 1);
printf("the child process get semaphore!\n");
}
return 0;
}else
{
char buf[20]="";
printf("enter parent process\n");
while(fgets(buf, 20, stdin) > 0)
{
if(strncmp(buf,"over", 4) == 0)
{
break;
}
printf("parent process set semaphore\n");
semop(sem_id, &sbuf_v, 1);
}
}
return 0;
}