Linux系统编程——进程同步与互斥：POSIX有名信号量

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互斥，而有名信号量一般用于进程间同步或互斥。它们的区别和管道及命名管道的区别类似，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。

参数：

name：信号量文件名。注意，不能指定路径名。因为有名信号量，默认放在/dev/shm 里，如下图：

flags：sem_open() 函数的行为标志。

mode：文件权限(可读、可写、可执行)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。

参数：

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。

参数：

name：有名信号量文件名。

返回值：

成功：0

失败：-1

4）信号量 PV 操作

用法和《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);	//信号量减一
	while(*str!='\0')
	{
		putchar(*str);	
		fflush(stdout);
		str++;
		sleep(1);
	}
	printf("\n"); 
	
	sem_post(sem);	//信号量加一
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	pid_t pid;
	sem_t *sem = NULL;
	
	pid = fork(); //创建进程
	if(pid<0){ //出错
		perror("fork error");
		
	}else if(pid == 0){ //子进程
	
		//跟open()打开方式很相似,不同进程只要名字一样，那么打开的就是同一个有名信号量
		sem = sem_open("name_sem", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1); //信号量值为 1
		if(sem == SEM_FAILED){ //有名信号量创建失败
			perror("sem_open");
			return -1;
		}
		
		char *str1 = "hello";
		printer(sem, str1); //打印
		
		sem_close(sem); //关闭有名信号量
		
		_exit(1);
	}else if(pid > 0){ //父进程
		
		//跟open()打开方式很相似,不同进程只要名字一样，那么打开的就是同一个有名信号量
		sem = sem_open("name_sem", O_CREAT|O_RDWR, 0666, 1); //信号量值为 1
		if(sem == SEM_FAILED){//有名信号量创建失败
			perror("sem_open");
			return -1;
		}
		
		char *str2 = "world";
		printer(sem, str2); //打印
		
		sem_close(sem); //关闭有名信号量
		
		wait(pid, NULL); //等待子进程结束
	}
	
	sem_unlink("name_sem");//删除有名信号量
	
	return 0;
}

运行结果如下：

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;
}

#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;
}

#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"); //删除信号量文件sem_print1
	sem_del("sem_print2"); //删除信号量文件sem_print2
	
	return 0;
}

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

本教程示例代码下载请点此处。