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进程同步与相互排斥：POSIX有名信号量

2024-09-22 02:15:11   252人阅读

在 POSIX 标准中，信号量分两种，一种是无名信号量，一种是有名信号量。

无名信号量一般用于线程间同步或相互排斥，而有名信号量一般用于进程间同步或相互排斥。

它们的差别和管道及命名管道的差别类似。无名信号量则直接保存在内存中，而有名信号量要求创建一个文件。前面我们学习了无名信号量的使用（详情请看《无名信号量》）。这里我们学习有名信号量的使用。


1）创建一个有名信号量

所需头文件：

#include <fcntl.h>

#include <sys/stat.h>

#include <semaphore.h>


当有名信号量存在时使用：
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);


当有名信号量不存在时使用：
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value);

功能：

创建一个有名信号量。

參数：

name：信号量文件名称。注意，不能指定路径名。由于有名信号量，默认放在/dev/shm 里。例如以下图：

技术分享

flags：sem_open() 函数的行为标志。

mode：文件权限(可读、可写、可运行)的设置。

value：信号量初始值。

返回值：

成功：信号量的地址

失败：SEM_FAILED


2）关闭有名信号量

所需头文件：

#include <semaphore.h>


int sem_close(sem_t *sem);
功能：

关闭有名信号量。

參数：

sem：指向信号量的指针。

返回值：

成功：0

失败：-1


3）删除有名信号量文件

所需头文件：

#include <semaphore.h>


int sem_unlink(const char *name);
功能：

删除有名信号量的文件。

參数：

name：有名信号量文件名称。

返回值：

成功：0

失败：-1


4）信号量 PV 操作

使用方法和《POSIX 无名信号量》一样，详情请点此链接。


有名信号量实现进程间相互排斥功能：

[cpp] view plaincopy
  1. #include<stdio.h>  
  2. #include<semaphore.h>  
  3. #include<fcntl.h>  
  4. #include<unistd.h>  
  5. #include<sys/stat.h>  
  6. #include<sys/types.h>  
  7.   
  8. void printer(sem_t *sem, char *str)  
  9. {  
  10.     sem_wait(sem);  //信号量减一  
  11.     while(*str!=‘\0‘)  
  12.     {  
  13.         putchar(*str);    
  14.         fflush(stdout);  
  15.         str++;  
  16.         sleep(1);  
  17.     }  
  18.     printf("\n");   
  19.       
  20.     sem_post(sem);  //信号量加一  
  21. }  
  22.   
  23. int main(int argc, char *argv[])  
  24. {  
  25.     pid_t pid;  
  26.     sem_t *sem = NULL;  
  27.       
  28.     pid = fork(); //创建进程  
  29.     if(pid<0){ //出错  
  30.         perror("fork error");  
  31.           
  32.     }else if(pid == 0){ //子进程  
  33.       
  34.         //跟open()打开方式非常相似,不同进程仅仅要名字一样。那么打开的就是同一个有名信号量  
  35.         sem = sem_open("name_sem", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1); //信号量值为 1  
  36.         if(sem == SEM_FAILED){ //有名信号量创建失败  
  37.             perror("sem_open");  
  38.             return -1;  
  39.         }  
  40.           
  41.         char *str1 = "hello";  
  42.         printer(sem, str1); //打印  
  43.           
  44.         sem_close(sem); //关闭有名信号量  
  45.           
  46.         _exit(1);  
  47.     }else if(pid > 0){ //父进程  
  48.           
  49.         //跟open()打开方式非常相似,不同进程仅仅要名字一样，那么打开的就是同一个有名信号量  
  50.         sem = sem_open("name_sem", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1); //信号量值为 1  
  51.         if(sem == SEM_FAILED){//有名信号量创建失败  
  52.             perror("sem_open");  
  53.             return -1;  
  54.         }  
  55.           
  56.         char *str2 = "world";  
  57.         printer(sem, str2); //打印  
  58.           
  59.         sem_close(sem); //关闭有名信号量  
  60.           
  61.         wait(pid, NULL); //等待子进程结束  
  62.     }  
  63.       
  64.     sem_unlink("name_sem");//删除有名信号量  
  65.       
  66.     return 0;  
  67. }  

执行结果例如以下：

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有名信号量实现进程间同步功能（print2 先打印。再到 print1 打印）：

print1.c 代码例如以下：

[cpp] view plaincopy
  1. #include <fcntl.h>           /* For O_* constants */  
  2. #include <sys/stat.h>        /* For mode constants */  
  3. #include <semaphore.h>  
  4. #include <stdio.h>  
  5.   
  6. void print(sem_t *print1, sem_t *print2)  
  7. {  
  8.     int i = 0;  
  9.     while(1)  
  10.     {  
  11.         sem_wait(print1);  
  12.         i++;  
  13.         printf("int print1 i = %d\n", i);  
  14.         sem_post(print2);  
  15.     }  
  16. }  
  17.   
  18. int main(int argc, char **argv)  
  19. {     
  20.     sem_t *print1, *print2;  
  21.   
  22.     print1 = sem_open("sem_print1", O_CREAT, 0777, 0);    
  23.     if(SEM_FAILED == print1)  
  24.     {  
  25.         perror("sem_open");  
  26.     }  
  27.       
  28.     print2 = sem_open("sem_print2", O_CREAT, 0777, 1);      
  29.     if(SEM_FAILED == print2)  
  30.     {  
  31.         perror("sem_open");  
  32.     }  
  33.       
  34.     print(print1, print2);  
  35.       
  36.     return 0;  
  37. }  

print2.c 代码例如以下：
[cpp] view plaincopy
  1. #include <fcntl.h>           /* For O_* constants */  
  2. #include <sys/stat.h>        /* For mode constants */  
  3. #include <semaphore.h>  
  4. #include <stdio.h>  
  5.   
  6. void print(sem_t *print1, sem_t *print2)  
  7. {  
  8.     int i = 0;  
  9.     while(1)  
  10.     {  
  11.         sem_wait(print2);  
  12.         i++;  
  13.         printf("in print2 i = %d\n", i);  
  14.         sleep(1);  
  15.         sem_post(print1);  
  16.     }  
  17. }  
  18.   
  19. int main(int argc, char **argv)  
  20. {     
  21.     sem_t *print1, *print2;  
  22.       
  23.     print1 = sem_open("sem_print1", O_CREAT, 0777, 0);    
  24.     if(SEM_FAILED == print1)  
  25.     {  
  26.         perror("sem_open");  
  27.     }  
  28.       
  29.     print2 = sem_open("sem_print2", O_CREAT, 0777, 1);    
  30.     if(SEM_FAILED == print2)  
  31.     {  
  32.         perror("sem_open");  
  33.     }  
  34.       
  35.     print(print1, print2);  
  36.       
  37.     return 0;  
  38. }  

删除有名信号量演示样例代码例如以下：
[cpp] view plaincopy
  1. #include <semaphore.h>  
  2. #include <stdio.h>  
  3.   
  4. void sem_del(char *name)  
  5. {  
  6.     int ret;  
  7.   
  8.     ret = sem_unlink(name);  
  9.     if(ret < 0)  
  10.     {  
  11.         perror("sem_unlink");  
  12.     }  
  13. }  
  14.   
  15. int main(int argc, char **argv)  
  16. {  
  17.     sem_del("sem_print1"); //删除信号量文件sem_print1  
  18.     sem_del("sem_print2"); //删除信号量文件sem_print2  
  19.       
  20.     return 0;  
  21. }  

makefile 代码例如以下：
[plain] view plaincopy
  1. all:  
  2.     gcc sem_del.c -o sem_del -lpthread  
  3.     gcc print1.c -o print1 -lpthread  
  4.     gcc print2.c -o print2 -lpthread  
  5. clean:  
  6.     rm sem_del print1 print2  

执行程序时。先把有名信号量删除（sem_del）。再分别执行 print1 和 print2：

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本教程演示样例代码下载请点此处。


 转自：http://blog.csdn.net/tennysonsky/article/details/46500417

进程同步与相互排斥：POSIX有名信号量


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