进程间通信——信号量（信号灯）
信号与信号量
信号：是由用户、系统或者进程发送给目标进程的信息，以通知目标进程某个状态的改变或系统异常，是一种处理异步事件的方式。
信号量：是一个特殊的变量，本质是计数器，记录了临界资源的数量。进程对其访问都是原子操作（PV操作），用于多线程、多进程之间同步临界资源。
信号量分类
按实现方式，信号量可以分为POSIX信号量与System V信号量。(POSIX与System V使用区别)
System V信号量是基于内核维护的，，通常用于Linux系统中。Posix是由文件系统中的路径名对应的名字来标识的。
在多线程中使用的基本是POSIX标准提供的接口函数，而多进程则是基于System V
多线程使用System V接口---不建议。线程相对于进程是轻量级的，例如调度的策略开销，如果使用System V这种每次调用都会陷入内核的接口，会丧失线程的轻量优势。所以，多线程之间的通信不使用System V的接口函数。 多进程使用POSIX也是允许的 以mutex为例 ，POSIX的mutex如果要用于多进程，需要实现如下两点要求：（对于SEM信号量相对简单，因为提供了有名SEM的能够用于多进程，它是内核持续的，详见http://blog.csdn.net/firstlai/article/details/50706243）
基于内存的信号量，同步多线程时，可放到该多线程所属进程空间里；如果是同步多进程，那就要把信号量放入到共享内存中（方便多个进程访问）。
System V 信号量使用步骤
1 打开/创建信号量 semget 2 信号量初始化 semctl 3 P/V操作 semop 4 删除信号量 semctl
1、信号量创建/打开---semget
1 #include <sys/ipc.h> 2 #include <sys/sem.h> 3 4 int semget(key_t key, int nsems, int semflg); 5 //成功返回信号量id，失败返回-1 6 //参数 7 //key---和消息队列关联的key， IPC_PRIVATE或ftok 8 //nsems---集合中包含计数信号量个数 9 //semflg---标志位， IPC_CREAT|0666 IPC_EXCL
2、信号量初始化---semctl
1 #include <sys/ipc.h> 2 #include <sys/sem.h> 3 4 int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...); 5 6 //成功返回0，失败返回EOF 7 //semid---要操作的信号量集的id 8 //semnum---要操作的集合中的信号量编号 9 //cmd---执行的操作 SETVAL IPC_RMID 10 //union semun---联合体，取决于cmd
union semun
1 union semun { 2 int val; //SETVAL的值 3 struct semid_ds *buf; //Buffer for IPC_STAT, IPC_SET 4 unsigned short *array; //Array for GETALL, SETALL 5 struct seminfo *_buf; //Buffer for IPC_INFO 6 }
3、信号量P/V操作---semop
1 #include <sys/ipc.h> 2 #include <sys/sem.h> 3 4 int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops); 5 6 //成功返回0，失败EOF 7 //参数 8 //semid---要操作的信号量集的id 9 //sops ---描述对信号量操作的结构体（数组） 10 //nsops---要操作的信号量的个数 11 12 struct sembuf{ 13 short sem_num; //信号量编号 14 short sem_op; //-1：P操作，1：V操作 15 short sem_flg; //SEM_UNDO即0 ，IPC_NOWAIT
16 }
通常为SEM_UNDO即0,使操作系统跟踪信号，并在进程没有释放该信号量而终止时，操作系统释放信号量示例：信号量集/共享内存
要求：父子进程通过System V信号量同步对共享内存的读写
父进程从键盘输入字符串
子进程输出字符串
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <sys/types.h> 4 #include <sys/ipc.h> 5 #include <errno.h> 6 #include <sys/sem.h> 7 #include <string.h> 8 9 union semun{ 10 int val; 11 } 12 13 #define SEM_READ 0 14 #define SEM_WRITE 0 15 16 //实现P操作 17 poperation(int index, int semid) //传入要操作的信号量，信号量集 18 { 19 //初始化sembuf结构体 20 struct sembuf sop; 21 sop.sem_num = index; //信号量编号 22 sop.sem_op = -1; //P操作:-1 23 sop.sem_flg = 0; //SEM_UNDO 24 25 //信号量集ID,对信号量操作的结构体，操作的信号量个数 26 semop(semid,&sop,1); 27 } 28 29 voperation(int index, int semid) 30 { 31 //初始化sembuf结构体 32 struct sembuf sop; 33 sop.sem_num = index; //信号量编号 34 sop.sem_op = 1; //V操作:1 35 sop.sem_flg = 0; //SEM_UNDO 36 37 //信号量集ID,对信号量操作的结构体，操作的信号量个数 38 semop(semid,&sop,1); 39 40 } 41 42 int main() 43 { 44 key_t key; 45 int semid; //信号量集ID 46 int shmid; //共享内存ID 47 char * shmaddr; 48 pid_t pid; 49 50 key = ftok(".",123); //创建key键值，进而生成不同的IPC对象的标识符ID 51 52 //创建２个信号量 53 semid = semget(key, 2, IPC_CREAT|0777); 54 if(semid < 0) 55 { 56 perror("semid"); 57 return -1; 58 } 59 60 //创建共享内存 61 shmid = shmget(key, 256, IPC_CREAT|0777); 62 if(shmid < 0) 63 { 64 perror("shmget"); 65 return -1; 66 } 67 68 //初始化２个信号量 69 union semun myun; 70 myun.val = 0; //初始化读信号量的值为０，未读 71 semctl(semid, SEM_READ, SETVAL, myun); 72 73 myun.val = 1; //初始化写信号量的值为１，可写 74 semctl(semid, SEM_WRITE,SETVAL, myun); 75 76 //创建一个子进程 77 pid = fork(); 78 if(pid < 0) 79 { 80 perror("fork"); 81 return -1; 82 } 83 else if(pid == 0) //子进程 84 { 85 //获取映射后的共享内存的地址 86 shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0); 87 88 poperation(SEM_READ,semid); //读之前对读信号量进行P操作 89 90 printf("getshm:%s",shmaddr); 91 92 voperation(SEM_WRITE,semid); //V操作，读完了，告诉父进程可写 93 94 }else{ //父进程从键盘输入字符 95 96 //获取映射后的共享内存的地址 97 shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0); 98 99 poperation(SEM_WRITE,semid); //写之前对写信号量进行P操作 100 101 printf("Please input char to shm:"); 102 fgets(shmaddr, 32,stdin); 103 104 voperation(SEM_READ,semid); //V操作，写完，告诉子进程可以读 105 } 106 107 108 }
结果：
【信号量的意图在于进程间同步，互斥锁和条件变量的意图则在于线程间同步。但是信号量也可用于线程间，互斥锁和条件变量也可用于进程间。我们应该使用适合具体应用的那组原语。】--------https://www.cnblogs.com/fangshenghui/p/4039946.html