信號(hào)量是一種用于提供不同進(jìn)程間或一個(gè)給定進(jìn)程的不同線程間同步手段的原語。有三種類型：Posix有名信號(hào)量，使用Posix IPC名字標(biāo)識(shí)。Posix基于內(nèi)存的信號(hào)量，存放在共享內(nèi)存區(qū)中；System V信號(hào)量。在內(nèi)核中維護(hù)。

這三種信號(hào)量都可用于進(jìn)程間或線程間的同步。

圖1 由兩個(gè)進(jìn)程使用的一個(gè)二值信號(hào)量

圖2 由兩個(gè)進(jìn)程使用的一個(gè)Posix有名二值信號(hào)量

圖3 由一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的兩個(gè)線程共享的基于內(nèi)存的信號(hào)量

一個(gè)進(jìn)程可以在某個(gè)信號(hào)量上運(yùn)行的三種操作：

1、創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量，這要求調(diào)用者指定初始值，對(duì)于二值信號(hào)量來說。它一般是1，也但是0。

2、等待一個(gè)信號(hào)量，該操作會(huì)測(cè)試這個(gè)信號(hào)量的值。假設(shè)小于0，就堵塞。也稱為P操作。

3、掛出一個(gè)信號(hào)量。該操作將信號(hào)量的值加1，也稱為V操作。

信號(hào)量、相互排斥鎖和條件變量之間的三個(gè)差異：

1、相互排斥鎖必須總是給它上鎖的線程解鎖，信號(hào)量的掛出卻不必由運(yùn)行過它的等待操作的同一線程運(yùn)行。

2、相互排斥鎖要么被鎖住，要么被解開。

3、既然信號(hào)量有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的狀態(tài)。那么信號(hào)量掛出操作總是被記住。

然而當(dāng)向一個(gè)條件變量發(fā)送信號(hào)時(shí)。假設(shè)沒有線程等待在該條件變量上。信號(hào)丟失。

Posix提供兩類信號(hào)量：有名信號(hào)量和基于內(nèi)存的信號(hào)量（也稱無名信號(hào)量）。

使用函數(shù)例如以下：

#include <semaphore.h> /*sem_open創(chuàng)建一個(gè)新的有名信號(hào)量或打開一個(gè)已存在的有名信號(hào)量，value參數(shù)指定信號(hào)量的初始值。返回值是一個(gè)指向某個(gè)sem_t數(shù)據(jù)類型的指針，用作其它函數(shù)的參數(shù)*/ sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, .../*mode_t mode, unsigned int value*/); int sem_close(sem_t *sem); /*一個(gè)進(jìn)程終止時(shí)，內(nèi)核對(duì)其上仍打開著的全部信號(hào)量自己主動(dòng)運(yùn)行關(guān)閉操作*/ int sem_unlink(const char *name); /*sem_unlink函數(shù)：當(dāng)引用計(jì)數(shù)大于0時(shí)，name就能從文件系統(tǒng)中刪除，然而信號(hào)量的析構(gòu)卻要等到最后一個(gè)sem_close發(fā)生時(shí)為止*/ int sem_wait(sem_t *sem); /*測(cè)試所指定信號(hào)量的值，大于0。將它減1并返回，等于0，調(diào)用線程休眠。直到該值大于0，將它減1，函數(shù)隨后返回*/ int sem_trywait(sem_t *sem); /*所指定信號(hào)量值為0時(shí)，不休眠，而是返回一個(gè)EAGAIN錯(cuò)誤*/ int sem_post(sem_t *sem); int sem_getvalue(sem_t *sem, int *valp);/* 由valp指向的整數(shù)中返回所指定信號(hào)量的當(dāng)前值。

*/

semcreate程序：

#include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h>#define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)int main(int argc, char **argv) {int c, flags;sem_t *sem;unsigned int value;flags = O_RDWR | O_CREAT;value = 1;while((c = getopt(argc, argv, "ei:")) != -1){switch(c){case 'e':flags |= O_EXCL;case 'i':value = atoi(optarg);break; } }if(optind != argc - 1){printf("usage:semcreate [-e] [-i initalvalue] <name>\n"); return -1;}sem = sem_open(argv[optind], flags, FILE_MODE, value);sem_close(sem);exit(0); }semunlink程序：

#include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>int main(int argc, char **argv) {if(argc != 2){printf("usage:semunlink <name>.\n"); return -1;}sem_unlink(argv[1]);exit(0); }semgetvalue程序：

#include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>int main(int argc, char **argv) {sem_t *sem;int val;if(argc != 2){printf("usage:semgetvalue <name>.\n"); return -1;}sem = sem_open(argv[1], 0);sem_getvalue(sem, &val);printf("value = %d\n", val);exit(0); } semwait程序：

#include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>int main(int argc, char **argv) {sem_t *sem;int val;if(argc != 2){printf("usage: semwait <name>"); return -1;}sem = sem_open(argv[1], 0);sem_wait(sem);sem_getvalue(sem, &val);printf("pid %ld has semaphore, value = %d\n", (long)getpid(), val);pause(); /*block until killed*/exit(0); }sempost程序：

#include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>int main(int argc, char **argv) {sem_t *sem;int val;if(argc != 2){printf("usage:sempost <name>\n"); return -1;}sem = sem_open(argv[1], 0);sem_post(sem);sem_getvalue(sem, &val);printf("value = %d\n", val);exit(0); }Posix基于內(nèi)存的信號(hào)量，由應(yīng)用程序分配信號(hào)量的內(nèi)存空間（也就是分配一個(gè)sem_t數(shù)據(jù)類型的內(nèi)存空間），然后由系統(tǒng)初始化它們的值。

#include <stmaphore.h> int sem_init(sem_t *sem, int shared, unsigned int value); /*出錯(cuò)返回-1*/ int sem_destroy(sem_t *sem); <span style="white-space:pre"> </span>/*成功返回0，出錯(cuò)返回-1*/基于內(nèi)存的信號(hào)量是由sem_init初始化的，sem參數(shù)指向應(yīng)用程序必須分配的sem_t變量。假設(shè)shared為0，那么待初始化的信號(hào)量是在同一進(jìn)程的各個(gè)線程間共享的，否則該信號(hào)量是在進(jìn)程間共享的。

當(dāng)不須要使用與有名信號(hào)量關(guān)聯(lián)的名字時(shí)，可改用基于內(nèi)存的信號(hào)量。

彼此無親緣關(guān)系的不同進(jìn)程須要使用信號(hào)量時(shí)，通常使用有名信號(hào)量。其名字就是各個(gè)進(jìn)程標(biāo)識(shí)信號(hào)量的手段。基于內(nèi)存信號(hào)量至少具有進(jìn)程持續(xù)性，然而它們真正的持續(xù)性卻取決于存放信號(hào)量的內(nèi)存區(qū)的類型。

僅僅要含有某個(gè)基于內(nèi)存信號(hào)量的內(nèi)存區(qū)保持有效，該信號(hào)量就一直存在。

進(jìn)程間共享信號(hào)量

進(jìn)程間共享基于內(nèi)存信號(hào)量的規(guī)則非常easy：信號(hào)量本身必須駐留在由全部希望共享它的進(jìn)程所共享的內(nèi)存區(qū)中，并且sem_init的第二個(gè)參數(shù)必須是1。

有名信號(hào)量，不同進(jìn)程總是可以訪問同一個(gè)有名信號(hào)量。僅僅要它們?cè)谡{(diào)用sem_open時(shí)指定同樣的名字就可以。

信號(hào)量限制

Posix定義了兩個(gè)信號(hào)量限制：

SEM_NSEMS_MAX 一個(gè)進(jìn)程可同一時(shí)候打開著的最大信號(hào)數(shù)

SEM_VALUE_MAX 一個(gè)信號(hào)量的最大值

這兩個(gè)常值定義在<unistd.h>頭文件里。可在運(yùn)行時(shí)通過sysconf函數(shù)獲取。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/xfgnongmin/p/10651200.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux环境编程之同步(四)：Posix信号量的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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