信号量是一种特殊的变量，访问具有原子性。只允许对它进行两个操作： （1）P(S) 将信号量value值减1,若结果小于0,则执行P操作的进程被阻塞，若结果大于等于0,则执行P操作的进程将继续执行。 （2）V(S) 将信号量的值加1,若结果不大于0,则执行V操作的进程从信号量s有关的list所知队列中释放一个进程，使其转化为就绪态，自己则继续执行；另外，若结果大于0,则执行V操作的进程继续执行。
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
参数： nsems：信号集中信号量的个数 semflg：9个权限位，与创建文件是使用的mode模式标志一样，IPC_CREATE和IPC_EXEL返回值：成功返回sem_id；失败返回-1int semctl( int semid, int semnum, int cmd, [union semun] );
返回值：成功返回0；失败返回-1参数： semnum：表示即将要进行操作的信号量的编号，即信号量集合的索引值[0,semnum-1] [union semun]：可变参数 cmd： cmd参数含义IPC_STAT获取某个信号量集合的semid_ds结构，并将其储存在semun联合体的buf参数所指的地址之中IPC_SET设置某个集合的semid_ds结构的ipc_perm成员的值IPC_RMID从内核删除该信号量集合GETVAL返回集合中某个信号量的值SETVAL初始化：将集合中单个信号量的值设置为联合体的val成员的值[可变参数union semun详解]：对于semctl函数，只有当cmd取特定值的时候，才会用到第4个可变参数union semun (1)第4个参数union semun定义
union semun{ //sem_union是可选参数 int val; //一般表示要传给信号量的初始值 struct semid_ds *buf; unsigned short *arry; };(2)使用第4个参数union semun的情况：
（最常用：信号量的初始化）当执行SETVAL命令时用到这个成员，用于指定要把信号量设置成什么值，涉及成员：val在命令IPC_STAT/IPC_SET中使用，它代表内核中所使用内部信号量数据结构的一个复制 ，涉及成员：buf在命令GETALL/SETALL命令中使用时，他代表指向整数值一个数组的指针，在设置或获取集合中所有信号量的值的过程中，将会用到该数组，涉及成员：array剩下的还有一些用法都将在系统内核中的信号量代码使用，应用程序开发中使用很少，int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
返回值：成功返回0；失败返回-1参数： nsops：信号量的个数 struct sembuf *sops：是个指向一个结构数值的指针其中：struct sembuf结构体介绍： struct sembuf { short sem_num; //信号量的编号：除非使用一组信号量，否则它为0 short sem_op; //操作类型：信号量一次PV操作加减的数值(一般只会用到两个值±1) short sem_flg; //两个取值是IPC_NOWAIT或SEM_UNDO（一般设为SEM_UNDO） };struct sembuf结构体中的short sem_op参数：
sem_op < 0 表示P(sem_op)，进程获取|sem_op|个资源；（若没有设置 IPC_NOWAIT ，则调用进程阻塞，直到资源可用；否则进程直接返回EAGAIN）sem_op > 0 表示V(|sem_op|)，进程释放|sem_op|个资源；sem_op = 0 如果sem_flg没有设置IPC_NOWAIT，则调用进程进入睡眠状态，直到信号量的值为0；否则进程不会睡眠，直接返回 EAGAINPV操作示例代码
int sem_p(int semid){ int ret = 0; sembuf_t buf = {0,-1,0};//一般默认是从第0个信号量开始，第三个参数默认是0表示阻塞模式，-1 ret = semop(semid,&buf,1 );//只操作一个信号量 return ret; } int sem_v(int semid){ int ret = 0; sembuf_t buf = {0,+1,0};//一般默认是从第0个信号量开始，第三个参数默认是0表示阻塞模式，+1 ret = semop(semid,&buf,1);//只操作一个信号量 return ret; }程序功能：父子进程都执行[临界区]代码
#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <signal.h> #include <sys/time.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/wait.h> #include <sys/types.h> #define SEM_NUM 1 typedef union semun { int val; /* Value for SETVAL */ struct semid_ds *buf; /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */ unsigned short *array; /* Array for GETALL, SETALL */ struct seminfo *__buf; /* Buffer for IPC_INFO (Linux-specific) */ }semun_t; #if 0 typedef struct sembuf{ unsigned short sem_num; /* semaphore number */ short sem_op; /* semaphore operation */ short sem_flg; /* operation flags */ }sembuf_t; #endif typedef struct sembuf sembuf_t; //创建信号量集合的代码 int sem_create(key_t key) { int sem_id = 0; sem_id = semget(key,SEM_NUM,0666|IPC_CREAT|IPC_EXCL); if(sem_id == -1) { perror("semget"); if(errno == EEXIST) { printf("Judge by self..exist\n"); } return -1; } return sem_id; } //打开已存在的信号量集合 int sem_open(key_t key) { int sem_id = 0; sem_id = semget(key,SEM_NUM,0666); if(sem_id == -1) { //perror("semget"); return -1; } return sem_id; } void sem_del(int sem_id) { union semun sem_union; if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_union)==-1) { fprintf(stderr,"Failed to delete sem\n"); exit(1); } else fprintf(stdout,"Have del sem sucess\n"); } //设置信号量集合里面的信号量的计数值val int sem_set(int semid,int val) { int ret = 0; if(semid < 0) { return -1; } semun_t su; su.val = val; ret = semctl(semid,0,SETVAL,su); return ret; } //获取信号量集合里面的信号量的计数值 int sem_get(int semid,int* val) { int ret = 0; if(semid < 0) { return -1; } semun_t su; ret = semctl(semid,0,GETVAL,su); *val = su.val; return ret; } //原子p操作 int sem_p(int semid) { int ret = 0; sembuf_t buf = {0,-1,0};//一般默认是从第0个信号量开始，第三个参数默认是0表示阻塞模式 ret = semop(semid,&buf,1 );//只操作一个信号量 return ret; } //原子v操作 int sem_v(int semid) { int ret = 0; sembuf_t buf = {0,+1,0};//一般默认是从第0个信号量开始，第三个参数默认是0表示阻塞模式 ret = semop(semid,&buf,1);//只操作一个信号量 return ret; } int main() { int sem_id = 0;//信号量集ID int key;//用来创建信号量集的key int tmp_val = 1024;//临时变量--用来测试设置和获取信号量的计数值 pid_t pid ; int i= 0; key = ftok("./",'c');//获取key //利用获取的key打开/创建信号量集合 sem_id = sem_open(key); if(sem_id == -1) sem_id = sem_create(key); //设置信号量集合中的信号量（元素）的计数值 sem_set(sem_id,1); //获取信号量集合中的信号量（元素）的计数值，存储到临时变量tmp_val并打印 sem_get(sem_id,&tmp_val); printf("tmp_val:%d\n",tmp_val); pid = fork(); if(pid == -1) { perror("fork"); exit(-1); } //p操作--类似上锁--保证一个进程结束另一个进程才开始执行 sem_p(sem_id); for(int j=0;j<10;j++) { usleep(10); printf("my pid:%d\t i = %d\n",getpid(),i++); } //v操作--类似解锁 sem_v(sem_id); printf("please input any to run sem_del\n"); getchar(); sem_del(sem_id); return 0; }头文件myipc_sem.h
#ifndef __MYIPC_SEM_H__ #define __MYIPC_SEM_H__ #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <signal.h> #include <sys/time.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/wait.h> #include <sys/types.h> #define SEM_NUM 1 //错误码 #define SEMERR_BASE 100 #define SEMERR_PARAM (SEMERR_BASE+1) #define SEMERR_EXIST (SEMERR_BASE+2) #define SEMERR_ENOXIST (SEMERR_BASE+3) typedef union semun { int val; /* Value for SETVAL */ struct semid_ds *buf; /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */ unsigned short *array; /* Array for GETALL, SETALL */ struct seminfo *__buf; /* Buffer for IPC_INFO (Linux-specific) */ }semun_t; #if 0 typedef struct sembuf{ unsigned short sem_num; /* semaphore number */ short sem_op; /* semaphore operation */ short sem_flg; /* operation flags */ }sembuf_t; #endif typedef struct sembuf sembuf_t; int sem_create(key_t key,int *semid); int sem_open(key_t key,int *semid); int sem_set(int semid,int val); int sem_get(int semid,int* val); int sem_p(int semid); int sem_v(int semid); #endif实现文件myipc_sem.c
#include "myipc_sem.h" //封装创建信号量集合的代码 int sem_create(key_t key,int *semid) { int sem_id = 0; int ret = 0; if(semid == NULL) { ret = SEMERR_PARAM; perror("argv err\n"); return ret; } sem_id = semget(key,SEM_NUM,0666|IPC_CREAT|IPC_EXCL); if(sem_id == -1) { ret = SEMERR_EXIST; perror("semget"); if(errno == EEXIST) { printf("Judge by self..exist\n"); } return ret; } *semid = sem_id; return ret; } //封装打开已存在的信号量集合 int sem_open(key_t key,int *semid) { int sem_id = 0; int ret = 0; if(semid == NULL) { ret = SEMERR_PARAM; perror("argv err\n"); return ret; } sem_id = semget(key,SEM_NUM,0666); if(sem_id == -1) { if(errno == ENOENT) { printf("Judge by self..exist\n"); ret = SEMERR_ENOXIST; return ret; } } *semid = sem_id; return ret; } //设置信号量集合里面的信号量的计数值 int sem_set(int semid,int val) { int ret = 0; if(semid < 0) { return -1; } semun_t su; su.val = val; ret = semctl(semid,0,SETVAL,su); return ret; } //获取信号量集合里面的信号量的计数值 int sem_get(int semid,int* val) { int ret = 0; if(semid < 0) { return -1; } semun_t su; ret = semctl(semid,0,GETVAL,su);//这里需要特别注意 if(ret == -1)//返回-1表示semctl失败--直接返回 return ret; else//非零表示获取成功--但是返回值需要设置位0--上层应用收到0表示调用成功 ret = 0; *val = su.val;//将获取到的值甩出去到上层应用 return ret; } //原子p操作 int sem_p(int semid) { int ret = 0; sembuf_t buf = {0,-1,0};//一般默认是从第0个信号量开始，第三个参数默认是0表示阻塞模式 ret = semop(semid,&buf,1 );//只操作一个信号量 return ret; } //原子v操作 int sem_v(int semid) { int ret = 0; sembuf_t buf = {0,+1,0};//一般默认是从第0个信号量开始，第三个参数默认是0表示阻塞模式 ret = semop(semid,&buf,1);//只操作一个信号量 return ret; }