00. 目录
文章目录
01. 概述
在 POSIX 标准中，信号量分两种，一种是无名信号量，一种是有名信号量。无名信号量一般用于线程间同步或互斥，而有名信号量一般用于进程间同步或互斥。它们的区别和管道及命名管道的区别类似，无名信号量则直接保存在内存中，而有名信号量要求创建一个文件。
02. 相关函数
2.1 创建有名信号量
#include <fcntl.h> /* For O_* constants */
#include <sys/stat.h> /* For mode constants */
#include <semaphore.h>
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag,
mode_t mode, unsigned int value);
Link with -pthread.
功能：
创建一个有名信号量。
参数：
name：信号量文件名。注意，不能指定路径名。因为有名信号量，默认放在/dev/shm 里
flags：sem_open() 函数的行为标志。
mode：文件权限(可读、可写、可执行)的设置。
value：信号量初始值。
返回值：
成功：信号量的地址
失败：SEM_FAILED
2.2 关闭有名信号量
#include <semaphore.h>
int sem_close(sem_t *sem);
Link with -pthread.
功能：
关闭有名信号量。
参数：
sem：指向信号量的指针。
返回值：
成功：0
失败：-1
2.3 删除有名信号量
#include <semaphore.h>
int sem_unlink(const char *name);
功能：
删除有名信号量的文件。
参数：
name：有名信号量文件名。
返回值：
成功：0
失败：-1
2.4 信号量P操作
#include <semaphore.h>
int sem_wait(sem_t *sem);
功能：
将信号量的值减 1。操作前，先检查信号量（sem）的值是否为 0，若信号量为 0，
此函数会阻塞，直到信号量大于 0 时才进行减 1 操作。
参数：
sem：信号量的地址。
返回值：
成功：0
失败： - 1
int sem_trywait(sem_t *sem);
以非阻塞的方式来对信号量进行减 1 操作。
若操作前，信号量的值等于 0，则对信号量的操作失败，函数立即返回。
int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);
限时尝试将信号量的值减 1
abs_timeout：绝对时间
abs_timeout补充说明
struct timespec {
time_t tv_sec; /* seconds */ // 秒
long tv_nsec; /* nanosecondes*/ // 纳秒
}
time_t cur = time(NULL); //获取当前时间。
struct timespec t; //定义timespec 结构体变量t
t.tv_sec = cur + 1; // 定时1秒
sem_timedwait(&cond, &t);
2.5 信号量V操作
#include <semaphore.h>
int sem_post(sem_t *sem);
功能：
将信号量的值加 1 并发出信号唤醒等待线程（sem_wait()）。
参数：
sem：信号量的地址。
返回值：
成功：0
失败：-1
03. 程序示例
示例一：有名信号量实现进程间互斥功能
#include<stdio.h>
#include<semaphore.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>
void printer(sem_t *sem, char *str)
{
sem_wait(sem); //信号量减一
while(*str!='\0')
{
putchar(*str);
fflush(stdout);
str++;
sleep(1);
}
printf("\n");
sem_post(sem); //信号量加一
}
int main(int argc, char *argv[])
{
pid_t pid;
sem_t *sem = NULL;
pid = fork(); //创建进程
if(pid<0){ //出错
perror("fork error");
}else if(pid == 0){ //子进程
//跟open()打开方式很相似,不同进程只要名字一样，那么打开的就是同一个有名信号量
sem = sem_open("name_sem", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1); //信号量值为 1
if(sem == SEM_FAILED){ //有名信号量创建失败
perror("sem_open");
return -1;
}
char *str1 = "hello";
printer(sem, str1); //打印
sem_close(sem); //关闭有名信号量
_exit(1);
}else if(pid > 0){ //父进程
//跟open()打开方式很相似,不同进程只要名字一样，那么打开的就是同一个有名信号量
sem = sem_open("name_sem", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1); //信号量值为 1
if(sem == SEM_FAILED){//有名信号量创建失败
perror("sem_open");
return -1;
}
char *str2 = "world";
printer(sem, str2); //打印
sem_close(sem); //关闭有名信号量
wait(pid, NULL); //等待子进程结束
}
sem_unlink("name_sem");//删除有名信号量
return 0;
}
测试结果:
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ ./a.out
hello
world
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$
示例二： 有名信号量实现进程间同步功能（print2 先打印，再到 print1 打印）
print1.c 代码如下
#include <fcntl.h> /* For O_* constants */
#include <sys/stat.h> /* For mode constants */
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
void print(sem_t *print1, sem_t *print2)
{
int i = 0;
while(1)
{
sem_wait(print1);
i++;
printf("int print1 i = %d\n", i);
sem_post(print2);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
sem_t *print1, *print2;
print1 = sem_open("sem_print1", O_CREAT, 0777, 0);
if(SEM_FAILED == print1)
{
perror("sem_open");
}
print2 = sem_open("sem_print2", O_CREAT, 0777, 1);
if(SEM_FAILED == print2)
{
perror("sem_open");
}
print(print1, print2);
return 0;
}
print2.c 代码
#include <fcntl.h> /* For O_* constants */
#include <sys/stat.h> /* For mode constants */
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
void print(sem_t *print1, sem_t *print2)
{
int i = 0;
while(1)
{
sem_wait(print2);
i++;
printf("in print2 i = %d\n", i);
sleep(1);
sem_post(print1);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
sem_t *print1, *print2;
print1 = sem_open("sem_print1", O_CREAT, 0777, 0);
if(SEM_FAILED == print1)
{
perror("sem_open");
}
print2 = sem_open("sem_print2", O_CREAT, 0777, 1);
if(SEM_FAILED == print2)
{
perror("sem_open");
}
print(print1, print2);
return 0;
}
删除有名信号量的代码:
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
void sem_del(char *name)
{
int ret;
ret = sem_unlink(name);
if(ret < 0)
{
perror("sem_unlink");
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
sem_del("sem_print1"); //删除信号量文件sem_print1
sem_del("sem_print2"); //删除信号量文件sem_print2
return 0;
}
04. 附录
