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。

接口封装

// Semaphore.h
//
// Created by zhaoyf on 2022/5/3.
//#ifndef LINUX_SEMAPHORE_H
#define LINUX_SEMAPHORE_Hnamespace 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idint SemInit(int num, int key);/// p操作，信号量值减1/// \param semid 信号量idvoid SemP(int semid);/// v操作，信号量值加1/// \param semid 信号量idvoid 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idint 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idvoid SemP(int semid) {struct sembuf buf;buf.sem_num = 0;buf.sem_op = -1;//pbuf.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idvoid SemV(int semid) {struct sembuf buf;buf.sem_num = 0;buf.sem_op = 1;//vbuf.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 & .boutput:
bbaabbaabbaabbaabbaabbaabbaabbaabbbbaaaa

注

个人代码仓库请参考： Linux: Linux学习资源汇总

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Linux 进程间通信之 - 信号量

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