有名信號量

在 POSIX 標准中，信號量分兩種，一種是無名信號量，一種是有名信號量。無名信號量一般用於線程間同步或互斥，而有名信號量一般用於進程間同步或互斥。它們的區別和管道及命名管道的區別類似，無名信號量則直接保存在內存中，而有名信號量要求創建一個文件。這里我們學習有名信號量的使用。

 

1）創建一個有名信號量

所需頭文件：

#include <fcntl.h>

#include <sys/stat.h>

#include <semaphore.h>

 

當有名信號量存在時使用：
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);


當有名信號量不存在時使用：
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value);

功能：

創建一個有名信號量。

 

參數：

name：信號量文件名。注意，不能指定路徑名。因為有名信號量，默認放在/dev/shm 里，如下圖：

flags：sem_open() 函數的行為標志。

mode：文件權限(可讀、可寫、可執行)的設置。

value：信號量初始值。

 

返回值：

成功：信號量的地址

失敗：SEM_FAILED

 

 

2）關閉有名信號量

所需頭文件：

#include <semaphore.h>

 

int sem_close(sem_t *sem);
功能：

關閉有名信號量。

 

參數：

sem：指向信號量的指針。

 

返回值：

成功：0

失敗：-1

 

 

3）刪除有名信號量文件

所需頭文件：

#include <semaphore.h>

 

int sem_unlink(const char *name);
功能：

刪除有名信號量的文件。

 

參數：

name：有名信號量文件名。

 

返回值：

成功：0

失敗：-1

 

 

4）信號量 PV 操作

有名信號量實現進程間互斥功能：

#include<stdio.h>
#include<semaphore.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>

void printer(sem_t *sem, char *str)
{
    sem_wait(sem);  //信號量減一
    while(*str!='\0')
    {
        putchar(*str);
        fflush(stdout);
        str++;
        sleep(1);
    }
    printf("\n");

    sem_post(sem);  //信號量加一
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    pid_t pid;
    sem_t *sem = NULL;

    pid = fork(); //創建進程
    if(pid<0){ //出錯
        perror("fork error");

    }else if(pid == 0){ //子進程

        //跟open()打開方式很相似,不同進程只要名字一樣，那么打開的就是同一個有名信號量
        sem = sem_open("name_sem", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1); //信號量值為 1
        if(sem == SEM_FAILED){ //有名信號量創建失敗
            perror("sem_open");
            return -1;
        }

        char *str1 = "hello";
        printer(sem, str1); //打印

        sem_close(sem); //關閉有名信號量

        _exit(1);
    }else if(pid > 0){ //父進程

        //跟open()打開方式很相似,不同進程只要名字一樣，那么打開的就是同一個有名信號量
        sem = sem_open("name_sem", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1); //信號量值為 1
        if(sem == SEM_FAILED){//有名信號量創建失敗
            perror("sem_open");
            return -1;
        }

        char *str2 = "world";
        printer(sem, str2); //打印

        sem_close(sem); //關閉有名信號量

        wait(pid, NULL); //等待子進程結束
    }

    sem_unlink("name_sem");//刪除有名信號量

    return 0;
}

 

運行結果如下：

 

有名信號量實現進程間同步功能（print2 先打印，再到 print1 打印）：

print1.c 代碼如下：

#include <fcntl.h>           /* For O_* constants */
#include <sys/stat.h>        /* For mode constants */
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>

void print(sem_t *print1, sem_t *print2)
{
    int i = 0;
    while(1)
    {
        sem_wait(print1);
        i++;
        printf("int print1 i = %d\n", i);
        sem_post(print2);
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    sem_t *print1, *print2;

    print1 = sem_open("sem_print1", O_CREAT, 0777, 0);
    if(SEM_FAILED == print1)
    {
        perror("sem_open");
    }

    print2 = sem_open("sem_print2", O_CREAT, 0777, 1);
    if(SEM_FAILED == print2)
    {
        perror("sem_open");
    }

    print(print1, print2);

    return 0;
}

print2.c 代碼如下：

#include <fcntl.h>           /* For O_* constants */
#include <sys/stat.h>        /* For mode constants */
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>

void print(sem_t *print1, sem_t *print2)
{
    int i = 0;
    while(1)
    {
        sem_wait(print2);
        i++;
        printf("in print2 i = %d\n", i);
        sleep(1);
        sem_post(print1);
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    sem_t *print1, *print2;

    print1 = sem_open("sem_print1", O_CREAT, 0777, 0);
    if(SEM_FAILED == print1)
    {
        perror("sem_open");
    }

    print2 = sem_open("sem_print2", O_CREAT, 0777, 1);
    if(SEM_FAILED == print2)
    {
        perror("sem_open");
    }

    print(print1, print2);

    return 0;
}

刪除有名信號量示例代碼如下：

#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>

void sem_del(char *name)
{
    int ret;

    ret = sem_unlink(name);
    if(ret < 0)
    {
        perror("sem_unlink");
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    sem_del("sem_print1"); //刪除信號量文件sem_print1
    sem_del("sem_print2"); //刪除信號量文件sem_print2

    return 0;
}

makefile 代碼如下：

all:
    gcc sem_del.c -o sem_del -lpthread
    gcc print1.c -o print1 -lpthread
    gcc print2.c -o print2 -lpthread
clean:
    rm sem_del print1 print2

運行程序時，先把有名信號量刪除（sem_del），再分別運行 print1 和 print2：