68-信号量

文章目录

- 信号量
- - 一.什么是信号量
  - 二.信号量的接口
  - 三.信号量的使用
  - - 1.思路
    - 2.代码
    - 3.编译及结果
  - 四.ipcs命令

信号量

信号量就是控制某个进程能够对某个资源进行访问;保证同一时刻只能由一个进程对
某个资源进程访问;

打印机

一.什么是信号量

信号量是一个特殊的变量，一般取正数值。它的值代表允许访问的资源数目，获取资源时，需要对信号量的值进行原子减一，该操作被称为 P 操作。当信号量值为 0时，代表没有资源可用， P 操作会阻塞。释放资源时，需要对信号量的值进行原子加一，该操作被称为 V操作。信号量主要用来同步进程。信号量的值如果只取 0,1，将其称为二值信号量。如果信号量的值大于 1，则称之为计数信号量。
注意:正数值; 加一减一是一个原子操作;

临界资源:同一时刻,只允许被一个进程或者线程访问的资源;
临界区:访问临界资源的代码段;
不加控制模拟使用打印机:

比如:进程 a 和进程 b 模拟访问打印机，进程 a 输出第一个字符‘ a’表示开始使用打印机，输出第二个字符‘ a’表示结束使用， b 进程操作与 a 进程相同。（由于打印机同一时刻只能被一个进程使用，所以输出结果不应该出现 abab这样交替的结果）

二.信号量的接口

(1)semget
int semget(key_t key,int nsems,int semflg);
创建或者获取一个已经存在的信号量;
key:两个进程使用相同的key值,就可以使用同一个信号量;
2.思路:
nsems:创建几个信号量;
semflg:标志位;如果为创建:IPC_CREAT;
如果为全新创建,也就是不知道是否有人创建过,则IPC_CREATE|IPC_EXCEL,就是如果没
有则创建,如果有则创建失败 ;
(2)semop:
int semop(int semid,struct sembuf *sops,unsigned nsops);
对信号量进行改变,做P操作或者V操作;
semid:信号量的id号,也就是刚才semget的返回值;说明对哪个信号量进行操作;
sops:结构体指针,指向sembuf的结构体指针,sembuf结构体有三个成员变量:sem_num表
示信号量的编号(即指定信号量集中的信号量下标);sem_op表示是p还是v操作;1为v操作
(加1),-1为p操作(减1);sem_flg为标志位;
(3)semctl:
int semctl(int semid,int semnum,int cmd,...);
对信号量进行控制:初始化/删除信号量
semid:信号量id;
semnum:信号量编号;
cmd:命令:SETVAL:初始化信号量; IPC_RMID:删除信号量;
**注意**:联合体semun,这个联合体需要自己定义;

在这里插入图片描述

三.信号量的使用

1.思路

在这里插入图片描述

2.代码

sem.h

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

union semun
{
    int val;
};

void sem_init();
void sem_p();
void sem_v();
void sem_destroy();

sem.c

#include"sem.h"

#define SEM_NUM 2
static int semid=-1;

void sem_init()//创建信号量,并初始化
{
    semid=semget((key_t)1234,SEM_NUM,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600);
    if(semid==-1)
    {
        semid=semget((key_t)1234,SEM_NUM,0600);
        if(semid==-1)
        {
            perror("semget error\n");
        }
    }
    else
    {
        int arr[SEM_NUM]={1,0};
        for(int i=0;i<SEM_NUM;i++)
        {
            //初始化
            union semun a;
            a.val=1;
            if(semctl(semid,i,SETVAL,a)==-1)//全新创建成功,就初始化
            {
                perror("semctl init error");
            } 
        }     
    }
}

void sem_p()//p操作
{
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num=0;
    buf.sem_op=-1;//p操作
    buf.sem_flg=SEM_UNDO;
    if(semop(semid,&buf,1)==-1)
    {
        perror("p errro\n");
    }
}

void sem_v()
{
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num=0;
    buf.sem_op=1;//v操作
    buf.sem_flg=SEM_UNDO;
    if(semop(semid,&buf,1)==-1)
    {
        perror("v error\n");
    }
}

void sem_destroy()
{
    if(semctl(semid,0,IPC_RMID)==-1)
    {
        perror(" destroy sem error\n");
    }
}

a.c

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
#include"sem.h"

int main()
{
    int i=0;
    sem_init();
    for(;i<5;i++)
    {
        sem_p();
        printf("A");
        fflush(stdout);
        int n=rand()%3;
        sleep(n);
        printf("A");
        fflush(stdout);
        sem_v();
        n=rand()%3;
        sleep(n);
    }
    sleep(5);
    sem_destroy();
}

b.c

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
#include"sem.h"

int main()
{
    int i=0;
    sem_init();
    for(;i<5;i++)
    {
        sem_p();
        printf("B");
        fflush(stdout);
        int n=rand()%3;
        sleep(n);
        printf("B");
        fflush(stdout);
        sem_v();
        n=rand()%3;
        sleep(n);
    }
}