系列文章：
Linux IPC进程间通信(一)：管道
Linux IPC进程间通信(二)：共享内存
Linux IPC进程间通信(三)：信号量
Linux IPC进程间通信(四)：消息队列
文章目录
前言信号量的使用信号量的用法一：互斥锁信号量的用法二 ： 计数信号量此篇文章参考于：Linux系统编程—信号量
前言
信号量的使用方法与 共享内存，消息队列均不同，后者是主要方便进程间通信，而信号量的作用是 对共享资源的互斥访问
当信号量的资源数量 <= 0 时，则会阻塞，直到资源数量 >0 时才开始进行操作，另外信号量的操作均为原子操作。
信号量的主要两种用法（根据信号量初始资源数量的不同, 或者说有没有利用到信号量的资源值）：
互斥锁（信号量的初始值为1）
可以将信号量的资源数量设置为1， P操作加锁，V操作解锁，主要用于实现对公共资源的互斥访问
计数信号量(信号量的初始值 > 1)
信号量的初始值大于1时，进行P操作进行消费， V操作进行生产，当信号量的资源值<=0 时阻塞等待，主要用于实现生产者消费者案例
信号量的使用
int semget(key_t keys, int nsems, int flags)创建一个（或多个信号量）
keys: 用来判断是创建新的信号量还是用已有的信号量
nsems: 信号量的数量
flags: 创建的权限及特性
int semop(int semid, struct sembuf* sops, size_t nops)
将要进行的操作 sop 添加到信号量semid中
semid: 信号量的标识
sops: 添加的操作结构体
nops: 添加操作结构体的个数，若添加的操作只有1个，那么 nops=1。
struct sembuf* sops 有三个成员
sem_num : 代表着要操作的信号量的下标(从0开始)
sem_op : 要进行的操作， 一般是 1 或 -1 , 也就是 P/V操作
sem_flg : 一般为0， 表示undo
int semctl(int semid, int semnum, int cmd)
对信号量semid进行操作
sennum 信号量集合中的下标，一般来说只有一个信号量，也就是为 0cmd 执行的命令，一般有如 GETVAL , IPC_RMID, SETVAL, SETVALL 等操作
另外，我们通常会使用ipcs命令来查看信号量的使用：
通过以下示例程序可以更深入理解。
1.针对一个信号量集合中只有一个信号量的情况
int test1(){int ret;int semid = semget(IPC_PRIVATE, 1, 0666 | IPC_CREAT);ERROR_CHECK(semid, -1, "semget");semctl(semid, 0, SETVAL, 10); //设置信号量的初始值为10struct sembuf sop;sop.sem_num = 0; //下标为0的信号量sop.sem_op = 1; //V操作sop.sem_flg = 0; //undo操作ret = semop(semid, &sop, 1);ERROR_CHECK(ret, -1, "semop");cout << semctl(semid, 0, GETVAL) << endl;ret = semctl(semid, 0, IPC_RMID);ERROR_CHECK(ret, -1, "semctl");return 0;}
2.针对一个信号量集合中有多个信号量的情况
int test2(){int ret;int semid = semget((key_t)0x1234, 3, 0666 | IPC_CREAT);ERROR_CHECK(semid, -1, "semget");unsigned short array[3] = {10, 20, 30}; //为三个信号量设定初始值semctl(semid, 0, SETALL, array);//为三个信号量分别 +1 +2 +3struct sembuf sop[3];sop[0].sem_num = 0;sop[0].sem_op = 1;sop[0].sem_flg = 0;sop[1].sem_num = 1;sop[1].sem_op = 2;sop[1].sem_flg = 0;sop[2].sem_num = 2;sop[2].sem_op = 3;sop[2].sem_flg = 0;ret = semop(semid, sop, 3);ERROR_CHECK(ret, -1, "semop");cout << "第0个信号量的值: " << semctl(semid, 0, GETVAL) << endl;cout << "第1个信号量的值: " << semctl(semid, 1, GETVAL) << endl;cout << "第2个信号量的值: " << semctl(semid, 2, GETVAL) << endl;semctl(semid, 0, IPC_RMID);return 0;}
信号量的用法一：互斥锁
案例：两个进程同时加一千万(在共享内存中),并查看最终值是否为两千万
int add_and_count(){int N = 10000000;int shmid = shmget((key_t)0x1000, 4, 0666 | IPC_CREAT);ERROR_CHECK(shmid, -1, "shmget");int *sum = (int *)shmat(shmid, NULL, 0);ERROR_CHECK(sum, (int *)-1, "shmat");*sum = 0;int semid = semget((key_t)0x1234, 1, 0666 | IPC_CREAT);ERROR_CHECK(semid, -1, "semget");semctl(semid, 0, SETVAL, 1);struct sembuf P, V;P = {0, -1, 0};V = {0, 1, 0};if (fork() > 0){for (int i = 0; i < N; i++){semop(semid, &P, 1);(*sum)++;semop(semid, &V, 1);}wait(NULL);cout << "final sum = " << *sum << endl;semctl(semid, 0, IPC_RMID);shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);}else{for (int i = 0; i < N; i++){semop(semid, &P, 1);(*sum)++;semop(semid, &V, 1);}}return 0;}
信号量的用法二 ： 计数信号量
案例:生产者消费者
一个仓库有10个空位置存放产品，生产者生产产品（没有空位子时等待），消费者消费产品（没有产品时等待）
int producer_consumer(){int ret;int semid = semget((key_t)0x1234, 2, 0666 | IPC_CREAT);ERROR_CHECK(semid, -1, "semget");unsigned short array[2] = {10, 0}; //空位子，成品数semctl(semid, 0, SETALL, array);struct sembuf P1, V1, P2, V2;P1 = {0, -1, 0};P2 = {1, -1, 0};V1 = {0, 1, 0};V2 = {1, 1, 0};//生产者if (fork() > 0){for (int i = 0; i < 5; i++){semop(semid, &P1, 1);cout << "Producing..." << endl;semop(semid, &V2, 1);cout << "after producing, space = " << semctl(semid, 0, GETVAL) << " , production = " << semctl(semid, 1, GETVAL) << endl;sleep(2);}wait(NULL);semctl(semid, 0, IPC_RMID);}//消费者else{for (int i = 0; i < 5; i++){semop(semid, &P2, 1);cout << "Consuming..." << endl;semop(semid, &V1, 1);cout << "after consuming, space = " << semctl(semid, 0, GETVAL) << " , production = " << semctl(semid, 1, GETVAL) << endl;sleep(1);}}return 0;}
