信号灯概念和有名信号灯

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信号灯概念和有名信号灯

有名信号灯

无名信号灯

信号灯P操作

信号灯V操作

system V信号灯的

信号灯/信号量（semaphore）

信号量代表某一类资源，其值表示系统中该资源的数量；

信号量是一个受保护的变量，只能通过三种操作来访问

初始化、P操作（申请资源）、V操作（释放资源）（P消费者、V生产者）

概念：

是不同进程间或一个给定进程内部不同线程间同步的机制。类似我们的PV操作概念：

生产者和消费者场景
Ｐ(Ｓ) 含义如下:if  (信号量的值大于0) {  申请资源的任务继续运行；信号量的值减一；
} else {   
申请资源的任务阻塞；
} 
V(Ｓ) 含义如下:信号量的值加一；if (有任务在等待资源) {   
唤醒等待的任务，让其继续运行 
}

三种信号灯：

Posix  有名信号灯；

Posix  无名信号灯；

System V 信号灯；

Posix 有名信号灯和无名信号灯使用：

有名信号灯

有名信号灯打开：

sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);
sem_t*sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value);

参数：

name：name是给信号灯起的名字；

oflag：打开方式，常用O_CREAT

mode ：文件权限，常用06666

value：信号量值。二元信号量值为1，普通表示资源数目；

信号灯文件为止：/dev/shm/

有名信号灯关闭：

int sem_close(sem_t *sem);

有名信号灯的删除：

int sem_unlink(const char* name);

代码实现：

mysem_w：

#include <stdio.h>#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <semaphore.h>#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>#include <signal.h>void delsemfile(int sig) {sem_unlink("mysem_w");exit(0);
}int main() {//捕捉信号,按下Ctrl+c时删除myser_wstruct sigaction act;act.sa_handler = delsemfile;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT, &act, NULL);//创建共享内存//1 申请共享内存key值;key_t key;key = ftok(".", 100);if (key < 0) {perror("ftok");return 0;}//2 根据key值创建共享内存int shmid;shmid = shmget(key, 500, 0666|IPC_CREAT);if (shmid < 0) {perror("shmget");return 0;}//3 获取共享内存地址char *shmaddr;shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);//定义读写信号量sem_t *sem_r, *sem_w;//打开信号量;(初始化 读信号量为0,写信号量为1)sem_r = sem_open("mysem_r", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 0);sem_w = sem_open("mysem_w", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1);//向共享内存中写数据//1 判断是否能写while(1) {sem_wait(sem_w);    //sem_w--printf(">");fgets(shmaddr, 500, stdin);sem_post(sem_r);    //sem_r++}}

 mysem_r：

#include <stdio.h>#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <semaphore.h>#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>#include <signal.h>void delsemfile(int sig) {sem_unlink("mysem_r");exit(0);
}int main() {//捕捉信号,按下Ctrl+c时删除myser_rstruct sigaction act;act.sa_handler = delsemfile;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT, &act, NULL);//创建共享内存//1 申请共享内存key值;key_t key;key = ftok(".", 100);if (key < 0) {perror("ftok");return 0;}//2 根据key值创建共享内存int shmid;shmid = shmget(key, 500, 0666|IPC_CREAT);if (shmid < 0) {perror("shmget");return 0;}//3 获取共享内存地址char *shmaddr;shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);//定义读写信号量sem_t *sem_r, *sem_w;//打开信号量;(初始化 读信号量为0,写信号量为1)sem_r = sem_open("mysem_r", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 0);sem_w = sem_open("mysem_w", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1);//向共享内存中写数据//1 判断是否能写while(1) {sem_wait(sem_r);    //sem_r--printf("%s\\n", shmaddr);sem_post(sem_w);    //sem_w++}}

无名信号灯

无名信号灯在Linux下只支持线程间同步不支持进程间同步

无名信号灯的初始化

int sem_close(sem_t *sems, int shared, unsigned int value);

参数：

sem：需要初始化的信号灯变量；

shared：shared指定为0，表示信号量只能由这个初始化这个信号量的进程使用，不能在进程间使用，Linux不支持进程间同步；

value：信号量的值

无名信号灯的销毁：

int sem_destroy(sem_t *sem);

信号灯P操作

int sem_wait(sem_t *sem);

获取资源，如果信号量为0，表示这时没有相应资源空闲，那么调用线程就将挂起，直到有空闲资源可以获取

信号灯V操作

int sem_post(sem_t *sem);

释放资源，如果没有线程阻塞在该sem上，表示没有线程等待该资源，这时该函数就对信号量的值进行增1操作，表示同类资源多增加了一个。如果至少有一个线程阻塞在该sem上，表示有线程等待资源，信号量为0，这时该函数保持信号量为0不变，并使某个阻塞在该sem上的线程从sem_wait函数中返回

注意：编译posix信号灯需要加pthread动态库。

代码实现

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>sem_t sem_r, sem_w;
char *shmaddr;void deseroysem(int sig) {sem_destroy(&sem_r);sem_destroy(&sem_w);exit(0);
}void *readmem(void *arg) {while(1) {sem_wait(&sem_r);printf("%s\\n", shmaddr);sem_post(&sem_w);}
}int main() {//捕捉信号,按下Ctrl+c时删除myser_wstruct sigaction act;act.sa_handler = deseroysem;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT, &act, NULL);//创建共享内存//1 申请共享内存key值;key_t key;key = ftok(".", 100);if (key < 0) {perror("ftok");return 0;}//2 根据key值创建共享内存int shmid;shmid = shmget(key, 500, 0666|IPC_CREAT);if (shmid < 0) {perror("shmget");return 0;}//3 获取共享内存地址shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);//无名信号灯初始化;sem_init(&sem_r, 0, 0);sem_init(&sem_w, 0, 1);//创建线程pthread_t tid;pthread_create(&tid, NULL, readmem, NULL);//向共享内存中写数据while(1) {sem_wait(&sem_w);    //sem_w--printf(">");fgets(shmaddr, 500, stdin);sem_post(&sem_r);    //sem_r++}}

system V信号灯的

int semget*key_t key, int nsems, int semflg);

功能：创建 / 打开信号灯；

参数：

key：ftok 产生的key值；（和信号灯关联的key值）

nsems ：信号灯集 中包含的信号灯数目；

semflg ：信号灯集 的访问权限，通常是IPC_CREAT | 0666

返回值：成功返回信号灯集id， 失败返回-1；

int semop(int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);

功能：对信号灯集合中的信号量进行p  -  v操作

参数：

semid：信号灯集合 的id；

struct sembuf {

                short sem_num;         //要操作的信号灯的编号；

                short sem_op;            //1：释放资源，V操作； -1:分配资源， P操作；

                short sem_flg;            // 0（阻塞），IPC_NOWAT,SEM_UNDO

};                               //对某一个信号灯的操作，如果同时对多个操作，则需要定义这种结构以数组

nops：要操作的信号灯的个数， 1个；

返回值：成功：0,； 失败：-1.

int semctl(int semid, int semnum, int cmd.../*union semun arg*/);

功能：信号灯集合的控制（初始化 / 删除）

参数：

semid：信号灯集id

semnum: 要操作的集合中的信号灯编号

　　　cmd：

　　　GETVAL：获取信号灯的值，返回值是获得值

　　　SETVAL：设置信号灯的值，需要用到第四个参数：共用体

　　　IPC_RMID：从系统中删除信号灯集合

返回值：成功 0 ； 失败 -1

代码实现：

#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/sem.h>#define SEM_READ 0
#define SEM_WRITE 1union semun{int val;
};//p操作
void Poperation(int semid, int semindex) {struct sembuf sbuf;sbuf.sem_num = semindex;sbuf.sem_op = -1;sbuf.sem_flg = 0;semop(semid, &sbuf, 1);}
//v操作
void Voperation(int semid, int semindex ) {struct sembuf sbuf;sbuf.sem_num = semindex;sbuf.sem_op = 1;sbuf.sem_flg = 0;semop(semid, &sbuf, 1);}int main() {key_t key;int semid;int shmid;char *shmaddr;key = ftok(".", 100);if (key < 0) {perror("ftok");return 0;}semid = semget(key, 2, IPC_CREAT|0666);if (semid < 0) {perror("semget");return 0;}shmid = shmget(key, 500, IPC_CREAT|0666);shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);//初始化union semun mysem;mysem.val = 0;semctl(semid, SEM_READ, SETVAL, mysem);mysem.val = 1;semctl(semid, SEM_WRITE, SETVAL, mysem);pid_t pid;pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork");shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);semctl(semid, 0, IPC_RMID);exit(-1);}else if(pid == 0) {while(1){Poperation(semid, SEM_READ);printf("%s\\n", shmaddr);Voperation(semid, SEM_WRITE);}}else{while(1){Poperation(semid, SEM_WRITE);printf(">");fgets(shmaddr, 32, stdin);Voperation(semid, SEM_READ);} }}