Linux信号量详解

CWIUL • 2025-02-05 13:06 • 编程

一、信号量介绍

信号量是一种进程间通信机制，用于同步进程以及保护共享资源。它有三种类型：

二进制信号量：只有两个值，0和1，用于互斥访问共享资源。
计数信号量：其值可以大于1，用于同步。
共享内存信号量：用于控制共享内存的访问。

Linux提供了信号量来实现进程间同步与互斥，提高了系统的并发性和可靠性。

二、信号量相关函数

在Linux中，信号量相关的函数包括：

semget: 获取一个信号量集合的标识符。
semop: 对信号量集合进行操作。
semctl: 对信号量集合进行控制。

    int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
    int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
    int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

semget函数用于创建或获取一个信号量集合的标识符，semop函数用于对信号量集合进行操作，semctl函数用于对信号量集合进行控制。

三、信号量示例代码

1. 创建信号量集合

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/sem.h>

    int main(int argc, char **argv)
    {
        key_t key = ftok(".", 'a');
        int semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666);
        if (semid == -1)
        {
            printf("semget error\n");
            exit(1);
        }
        printf("semid=%d\n", semid);
        return 0;
    }

该示例代码实现了创建一个新的信号量集合标识符。

2. 初始化信号量集合

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/sem.h>

    int init_sem(int semid, int val)
    {
        union semun {
            int val;
            struct semid_ds *buf;
            unsigned short *array;
        } arg;
        arg.val = val;
        return semctl(semid, 0, SETVAL, arg);
    }

    int main(int argc, char **argv)
    {
        key_t key = ftok(".", 'a');
        int semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666);
        if (semid == -1)
        {
            printf("semget error\n");
            exit(1);
        }
        if (init_sem(semid, 1) == -1)
        {
            printf("init_sem error\n");
            exit(1);
        }
        printf("semid=%d\n", semid);
        return 0;
    }

该示例代码实现了初始化一个新创建的信号量集合，将其值设置为1。

3. 获取和释放信号量

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/sem.h>

    int init_sem(int semid, int val)
    {
        union semun {
            int val;
            struct semid_ds *buf;
            unsigned short *array;
        } arg;
        arg.val = val;
        return semctl(semid, 0, SETVAL, arg);
    }

    int sem_p(int semid)
    {
        struct sembuf sops = {0, -1, SEM_UNDO};
        return semop(semid, &sops, 1);
    }

    int sem_v(int semid)
    {
        struct sembuf sops = {0, 1, SEM_UNDO};
        return semop(semid, &sops, 1);
    }

    int main(int argc, char **argv)
    {
        key_t key = ftok(".", 'a');
        int semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666);
        if (semid == -1)
        {
            printf("semget error\n");
            exit(1);
        }
        if (init_sem(semid, 1) == -1)
        {
            printf("init_sem error\n");
            exit(1);
        }
        printf("semid=%d\n", semid);
        sem_p(semid);
        printf("Enter the critical area.\n");
        sem_v(semid);
        printf("Exit the critical area.\n");
        return 0;
    }

该示例代码实现了获取和释放信号量的操作，用于同步进程对共享资源的访问。

四、总结

本文对Linux信号量进行了详细介绍，包括信号量的类型、相关函数和示例代码。信号量是一种很重要的进程间通信机制，通过它可以保护共享资源、同步进程，提高系统的并发性和可靠性。

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