前言
很久不用，基本概念虽然还记得，估计不会用了，写个demo练练手。
概念
信号量（信号灯）本质上是一个计数器，用于协调多个进程（包括但不限于父子进程）对共享数据对象的读/写。它不以传送数据为目的，主要是用来保护共享资源（信号量、消息队列、socket连接等），保证共享资源在一个时刻只有一个进程独享。
信号量是一个特殊的变量，只允许进程对它进行等待信号和发送信号操作。最简单的信号量是取值0和1的二元信号量，这是信号量最常见的形式。
通用信号量（可以取多个正整数值）和信号量集方面的知识比较复杂，应用场景也比较少。
相关函数
更多信息请通过 man 命令参考 linux 手册
NAME
semget - get a System V semaphore set identifier
SYNOPSIS
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
NAME
semop, semtimedop - System V semaphore operations
SYNOPSIS
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);NAME
semctl - System V semaphore control operations
SYNOPSIS
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
接口封装
// Semaphore.h
//
// Created by zhaoyf on 2022/5/3.
//
#ifndef LINUX_SEMAPHORE_H
#define LINUX_SEMAPHORE_H
namespace Semaphore {
/// 创建或者获取已存在的信号量
/// \param num 要创建的信号量集中信号量数量， [0, 1, 2, ..., n-1]
/// \param key 创建信号量的 key
/// \return 信号量id
int SemInit(int num, int key);
/// p操作，信号量值减1
/// \param semid 信号量id
void SemP(int semid);
/// v操作，信号量值加1
/// \param semid 信号量id
void SemV(int semid);
/// 销毁信号量集中的所有信号量
/// \param semid 信号量id
/// \param num 信号量数量
void SemRelease(int semid, int num);
}
#endif //LINUX_SEMAPHORE_H
// Semaphore.cpp
//
// Created by zhaoyf on 2022/5/3.
//
#include "Semaphore.h"
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
namespace Semaphore {
/* 定义自己的semun联合体*/
union semun {
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
struct seminfo *__buf;
};
/// 创建或者获取已存在的信号量
/// \param num 要创建的信号量集中信号量数量， [0, 1, 2, ..., n-1]
/// \param key 创建信号量的 key
/// \return 信号量id
int SemInit(int num, int key) {
int semid = -1;
semid = semget((key_t) key, num, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0600);
if (semid == -1) {
// 指定 key 信号量已存在
semid = semget((key_t) 1234, 1, 0600);
} else {
// 设置初始值
union semun a;
a.val = 1;//信号量的初始值
if (semctl(semid, 0, SETVAL, a) == -1) {
perror("semctl error");
}
}
return semid;
}
/// p操作，信号量值减1
/// \param semid 信号量id
void SemP(int semid) {
struct sembuf buf;
buf.sem_num = 0;
buf.sem_op = -1;//p
buf.sem_flg = SEM_UNDO;
if (semop(semid, &buf, 1) == -1) {
perror("semop p error");
}
}
/// v操作，信号量值加1
/// \param semid 信号量id
void SemV(int semid) {
struct sembuf buf;
buf.sem_num = 0;
buf.sem_op = 1;//v
buf.sem_flg = SEM_UNDO;
if (semop(semid, &buf, 1) == -1) {
perror("semop v error");
}
}
/// 销毁信号量集中的所有信号量
/// \param semid 信号量id
/// \param num 信号量数量
void SemRelease(int semid, int num) {
for (int i = 0; i < num; ++i) {
if (semctl(semid, i, IPC_RMID) == -1) {
perror("semctl del error");
}
}
}
}测试用例
进程一代码 a.cpp
// a.cpp
//
// Created by zhaoyf on 2022/5/4.
//
#include "Semaphore.h"
#include <thread>
#include <chrono>
#include <stdio.h>
// 进程1代码
int main() {
int semId = Semaphore::SemInit(1, 1234);
const int NUM = 5;
for (int i = 0; i < NUM; ++i) {
Semaphore::SemP(semId);
printf("a");
fflush(stdout);
int n = rand() % 3000;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(n));
printf("a");
fflush(stdout);
Semaphore::SemV(semId);
n = rand() % 3000;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(n));
}
return 0;
}
进程二代码 b.cpp
// b.cpp
//
// Created by zhaoyf on 2022/5/4.
//
#include "Semaphore.h"
#include <thread>
#include <chrono>
#include <stdio.h>
// 进程2代码
int main() {
int semId = Semaphore::SemInit(1, 1234);
const int NUM = 5;
for (int i = 0; i < NUM; ++i) {
Semaphore::SemP(semId);
printf("b");
fflush(stdout);
int n = rand() % 3000;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(n));
printf("b");
fflush(stdout);
Semaphore::SemV(semId);
n = rand() % 3000;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(n));
}
return 0;
}gcc -o a a.cpp Semaphore.cpp
gcc -o b b.cpp Semaphore.cpp
./a & .b
output:
bbaabbaabbaabbaabbaabbaabbaabbaabbbbaaaa注
个人代码仓库请参考：?Linux: Linux学习资源汇总
