程序間通訊（4） 訊號量

之前我們學習了管道，訊息佇列，共享記憶體，今天我們再來學一種程序間通訊的方式-----訊號量

訊號量

兩個程序看到的同乙個公共的資源，但是同時只能被乙個程序所使用的的資源叫做臨界資源（互斥資源）

在晉城中涉及到互斥資源的程式段叫臨界區

互斥：

各個程序都要訪問共享資源，但共享資源是互斥的，同時只能有乙個程序使用。因此，各個程序之間競爭使用這些資源，將這種關係稱為互斥。

同步：

多個程序需要相互配合共同完成一項任務。

訊號量的工作機制

簡單說一下訊號量的

工作機制

，可以直接理解成計數器

，訊號量會有初值（>0）

，每當有程序申請使用訊號量，通過乙個p操作來對訊號量進行-1操作

，當計數

器減到0的時候就說明沒有資源了，其他程序要想訪問就必須等待

，當該程序執行完這段工作（我們稱之為臨界區）之後，就會執行v操作來對訊號量進行+1操作。

由於訊號量只能進行兩種操作等待和傳送訊號，即p和v,他們的行為是這樣的：(程序共享訊號量sv)

p：如果sv的值大於零，就給它減1；如果它的值為零，就掛起該程序的執行

struct semaphore

p(s)

}

v(s)

}

struct semid_ds ;

原型

int semget(key_t key, int nsems, int sem***);

key: 訊號集的名字

nsems:訊號集中訊號量的個數

sem***: 由九個許可權標誌構成，它們的⽤法和建立⽂件時使用的mode模式標誌是⼀樣的

ipc_creat|ipc_excl：不存在建立，存在出錯返回

ipc_creat：不存在建立，存在返回

返回值：成功返回⼀個⾮負整數，即該訊號集的標識碼；失敗返回-1

shmctl函式

功能：⽤用於控制訊號量集

原型

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

semid:由semget返回的訊號集標識碼

semnum:訊號集中訊號量的序號

cmd:將要採取的動作（有三個可取值）最後乙個引數根據命令不同⽽不同

返回值：成功返回0；失敗返回-1

命令說明

setval

設定訊號量集中的訊號量的計數值

cetval

獲取訊號量集中的訊號量的計數值

ipc_stat

把semid_ds結構中的資料設定為訊號集的當前關聯值

ipc_set

在程序由足夠許可權的前提下，把訊號集的當前關聯值設定為semid_ds資料結構中給出的值

ipc_rmid

刪除訊號集

semop函式

功能：⽤來建立和訪問⼀個訊號量集

原型

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

semid:是該訊號量的標識碼，也就是semget函式的返回值

sops:是個指向⼀個結構數值的指標

nsops:訊號量的個數

返回值：成功返回0；失敗返回-1

sembuf定義如下：

struct sembuf;

二、初始化訊號量，呼叫semctl()。

三、進行訊號量的pv操作，呼叫semop()函式。

四、訊號退出時，從系統中刪除該訊號，呼叫semctl()，ipc_rmid操作。

接下來我們用訊號量來實現兩個程序間的通訊：

**如下：

comm.h

#ifndef __comm_h__

#define __comm_h__
#include #include #include #include #include #include #define  pathname "."
#define  proj_id  0 
union semun
;//訊號量是建立還是獲取在於semget函式引數flag的設定
static int commsemid(int nums, int flags);
//建立訊號量
int creatsemid(int nums);
//獲取已經建立的訊號量
int getsemid(int nums);
//初始化訊號量
int initsem(int semid, int which, int _val);
//pv操作在於它_op的值
static int sempv(int semid, int which, int _op);
//p操作
int p(int semid, int which, int _op);
//v操作
int v(int semid, int which, int _op);
//由於（system v通訊方式）訊號量生命週期隨核心,所以要銷毀訊號量
int destory(int semid);
#endif

#include "comm.h"

static int commsemid(int nums, int flags)
else	}
int creatsemid(int nums)
int getsemid(int nums)
int destory(int semid)
else	}
int initsem(int semid, int which, int _val)
return 0;
}static int sempv(int semid, int which, int _op)
int p(int semid, int which, int _op)
return 0;
}int v(int semid, int which, int _op)
return 0;
}

#include "comm.h"

int main()
}else
if (waitpid(id, null, 0) < 0)
}destory(semid);
return 0;
}

test_sem:comm.c test_sem.c

gcc -o $@ $^
.phony:clean 
clean:
rm -f test_sem

我們在執行結果前，可以使用ipcs -s 命令檢視訊號進行程序間通訊的資訊。

可以看出，此時並沒有資訊。

我們現在來執行**，結果如下：

我們可以看到所有的ab都是成對出現的，不會出現交叉的情況。這是因為p、v操作實現過程中具有原子性，能夠實現對臨界區

的管理，

但是如果我們不加p、v操作，那麼會出現什麼樣的情況呢？？我們來看一下：

**修改後，執行結果如下：

我們可以發現，螢幕上輸出的ab出現交叉，並沒有成對列印。

程序間通訊 訊號量

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