進程間通訊之---信號量淺談以及小例子

           衆所周知，進程間通訊有三種方式，信號量、消息隊列和共享內存。不過信號量我的感受不像通訊，其實就是一個鎖的東西。

                 這部份內容分幾個部分

                1.API

                 建立信號量   int semget(key_t key,int nsems,int semflg);  返回值就是信號量標識semid  

key：所建立或打開信號量集的鍵值。

nsems：建立的信號量集中的信號量的個數，該參數只在建立信號量集時有效。

flag：調用函數的操做類型，也可用於設置信號量集的訪問權限，二者經過or表示

    操做信號量   int semctl(int semid,int semnum,int cmd, /*union semun arg*/);  cmd表示操做類型，具體本身查資料吧，內容太大了；

   PV 操做經過調用semop函數來實現：int semop（int semid，struct sembuf *sops，size_t nsops）；

             這裏涉及到兩個內核的數據結構，一個是union semun ，另外一個是sembuf

    先說sembuf，是一個結構體，要熟記，結構以下：

struct sembuf{

unsigned short sem_num;

short sem_op;

short sem_flg;

} 在sembuf結構中，sem_num是相對應的 信號量集 中的某一個資源，因此其值是一個從0到相應的信號量集的資源總數（ipc_perm.sem_nsems）之間的整數。sem_op指明所要執行的操做，sem_flg說明 函數 semop的行爲。sem_op的值是一個整數，如表2所示，列出了詳細sem_op的值及所對應的操做。

sem_op值詳解（關鍵）

Sem_op	操 做
正數	釋放相應的資源數，將sem_op的值加到信號量的值上
0	進程阻塞直到信號量的相應值爲0，當信號量已經爲0，函數當即返回。若是信號量的值不爲0，則依據sem_flg的IPC_NOWAIT位決定函數動做。sem_flg指定IPC_NOWAIT，則semop函數出錯返回EAGAIN。sem_flg沒有指定IPC_NOWAIT，則將該信號量的semncnt值加1，而後進程掛起直到下述狀況發生。信號量值爲0，將信號量的semzcnt的值減1，函數semop成功返回；此信號量被刪除（只有超級用戶或建立用戶進程擁有此權限），函數smeop出錯返回EIDRM；進程捕捉到信號，並從信號處理函數返回，在此狀況將此信號量的semncnt值減1，函數semop出錯返回EINTR
負數	請求sem_op的絕對值的資源。若是相應的資源數能夠知足請求，則將該信號量的值減去sem_op的絕對值，函數成功返回。當相應的資源數不能知足請求時，這個操做與sem_flg有關。sem_flg指定IPC_NOWAIT，則semop函數出錯返回EAGAIN。sem_flg沒有指定IPC_NOWAIT，則將該信號量的semncnt值加1，而後進程掛起直到下述狀況發生：當相應的資源數能夠知足請求，該信號的值減去sem_op的絕對值。成功返回；此信號量被刪除（只有超級用戶或建立用戶進程擁有此權限），函數smeop出錯返回EIDRM：進程捕捉到信號，並從信號處理函數返回，在此狀況將此信號量的semncnt值減1，函數semop出錯返回EINTR

而後再說semun：

union semun
{
     int val;
     struct semid_ds *buf;
     unsigned short int *array;
     struct seminfo *__buf;
};      這裏面要用到的變量是val

2 直接上小例子吧，這樣容易理解：producer.c 創建一個信號量 每隔3秒對val值不停減1；customer.c 讀取val值，直到val=0

producer.c：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/sem.h>
union semun//因爲類型是union 須要在這裏初始化一下
{
     int val;
     struct semid_ds *buf;
     unsigned short int *array;
     struct seminfo *__buf;
};
int main(int argc, char const *argv[])
{
	int semid;
	key_t key;
	key=ftok(".",3);  //ftok的做用就是計算一個key值供使用，通常用當前目錄文件結點索引號來計算，如指定文件的索引節點號爲65538，換算成16進製爲0x10002，而你指定的ID值爲38，換算成16進製爲0x26，則最後的key_t返回值爲0x2610002。
	semid=semget(key,1,IPC_CREAT|0666);//建立並獲得信號量id
	if(semid==-1){
		perror("semget");
		exit(1);
	}
	printf("my semid is %d \n",semid);
	struct sembuf sbuf={0,-1,IPC_NOWAIT};// 上面sembuf結構體介紹中說，當sem_op=負數，請求sem_op的絕對值的資源。若是相應的資源數能夠知足請求，則將該信號量的值減去sem_op的絕對值，函數成功返回。當相應的資源數不能知足請求時，這個操做與sem_flg有關。sem_flg指定IPC_NOWAIT，則semop函數出錯返回EAGAIN。
	union semun semopts; 
	semopts.val=5;  //對val賦值
	if((semctl(semid,0,SETVAL,semopts))==-1){  // SETVAL就是給semun.val賦值的動做
		perror("semctl");
		exit(1);
	}
	printf("%s\n","ke" );
	while(1){
		if(semop(semid,&sbuf,1)==-1)  // 這個操做就是semop來對{0,-1,IPC_NOWAIT}對應的動做  不斷-1，直到=0
			exit(1);
		sleep(3);
	}
	return 0;
}

customer.c:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/sem.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
	int semid,semval;
	key_t key;
	key=ftok(".",3);  //必須仍然用這兩個值計算，否則信號量對應不起來，固然前提是兩個代碼位於相同的路徑下
	semid=semget(key,1,IPC_CREAT|0666); 
	if(semid==-1){
		perror("semget");
		exit(1);
	}
	int val;
	while(1){
		if((semval=semctl(semid,0,GETVAL,0))==-1)//GETVAL獲得semun.val值
			exit(1);
		if(semval>0)
			printf("val is %d\n",semval);
		else{
			printf("stop!\n");
			break;
		}
		sleep(3);
	}
	return 0;
}

結果：

val is 4
val is 3
val is 2
val is 1
stop!

 兩個進程確實通訊成功。