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day11（IO进程）进程间的通信---信号灯集

时间：2024-09-02 22:26:27浏览次数：10  
标签：信号灯 semid int semctl --- day11 key 进程 sem

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1. 特点

2. 步骤

3. 命令

4. 函数接口

1.ftok

3.semctl

3.semop

函数操作：

把信号灯集加到共享内存实现同步：输入输出quit结束

input:

output:

1. 特点

信号灯(semaphore)，也叫信号量，信号灯集是一个信号灯的集合。它是不同进程间或一个给定进程内部不同线程间同步的机制；

而Posix信号灯指的是单个计数信号灯：无名信号灯、有名信号灯。（咱们学的是无名信号灯）

System V的信号灯是一个或者多个信号灯的一个集合。其中的每一个都是单独的计数信号灯。

通过信号灯集实现共享内存的同步操作

2. 步骤

  1. 创建key值：ftok
  2. 创建或打开信号灯集: semget
  3. 初始化信号灯: semctl
  4. PV操作: semop
  5. 删除信号灯集: semctl

3. 命令

ipcs -s: 查看信号灯集

ipcrm -s semid: 删除信号灯集

注意：有时候可能会创建失败，或者semid为0，所以用命令看看，删了重新创建就可以了。

4. 函数接口

1.ftok

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
功能：创建/打开信号灯
参数：key：ftok产生的key值
    nsems：信号灯集中包含的信号灯数目
    semflg：信号灯集的访问权限，通常为IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666
返回值：成功：信号灯集ID
       失败：-1

2.semget

int semget ( key_t key , int nsems , int semflg );

功能：创建/打开信号灯

参数：key：ftok产生的key值

nsems：信号灯集中包含的信号灯数目

semflg：信号灯集的访问权限，通常为IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666

返回值：成功：信号灯集ID

失败：-1

3.semctl

int semctl ( int semid , int semnum , int cmd… /*union semun arg*/ );

功能：信号灯集合的控制（初始化/删除）

参数：semid：信号灯集ID

semnum: 要操作的集合中的信号灯编号，信号灯编号从0开始

cmd：

GETVAL：获取信号灯的值，返回值是获得值

SETVAL：设置信号灯的值，需要用到第四个参数：共用体

IPC_RMID：从系统中删除信号灯集合

返回值：成功 0

失败 -1

用法：

1. 初始化信号灯集中信号灯:

需要自定义共用体:

union semun

{

int val;

};

union semun mysemun;

mysemun.val=10;

semctl(semid, 0, SETVAL, mysemun);

2. 获取信号灯值: 函数 semctl(semid,0,GETVAL); 的返回值

3. 删除信号灯集: semctl(semid,0,IPC_RMID); 这里传任意一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了

3.semop

功能：对信号灯集合中的信号量进行PV操作

参数：semid：信号灯集ID

opsptr:操作方式

nops: 要操作的信号灯的个数 1个

返回值：成功 ：0

失败：-1

struct sembuf {

short sem_num; // 要操作的信号灯的编号

short sem_op; // 0 : 等待，直到信号灯的值变成0

// 1 : 释放资源，V操作

// -1 : 申请资源，P操作

short sem_flg; // 0（阻塞）,IPC_NOWAIT, SEM_UNDO

};

用法：

申请资源操作：

struct sembuf mysembuf;

mysembuf.sem_num=0;

mysembuf.sem_op=-1;

mysembuf.sem_flg=0;

semop(semid,&mysembuf,1);

释放资源操作：

mysembuf.sem_num=1;

mysembuf.sem_op=1;

mysembuf.sem_flg=0;

semop(semid,&mysembuf,1);

创建信号灯集:

使用信号灯集:

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
union semun
{
    int val;
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        union semun sem;
        sem.val = 10;
        semctl(semid, 0, SETVAL, sem); //把0号信号灯初始化值为10

        sem.val = 0;
        semctl(semid, 1, SETVAL, sem); //把1号信号灯初始化值为0
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    //PV操作
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = 0;
    buf.sem_op = -1; //申请资源，P操作，-1
    buf.sem_flg = 0; //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对0号灯进行P操作申请资源

    buf.sem_num = 1;
    buf.sem_op = 1;  //释放资源，V操作，+1
    buf.sem_flg = 0; //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对1号灯进行V操作释放资源

    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    // //删除信号灯集
    // semctl(semid, 0, IPC_RMID);   //任意传一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了
    return 0;
}

函数操作：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
union semun
{
    int val;
};

//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{
    union semun sem;
    sem.val = val;
    semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}

//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = num;
    buf.sem_op = op;
    buf.sem_flg = 0;       //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        init(semid, 0, 10); //把0号信号灯初始化值为10
        init(semid, 1, 0);  //把1号信号灯初始化值为0
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    //PV操作
    pv(semid, 0, -1); //对0号灯P操作
    pv(semid, 1, 1);  //对1号灯V操作

    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    // //删除信号灯集
    // semctl(semid, 0, IPC_RMID);   //任意传一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了
    return 0;
}

把信号灯集加到共享内存实现同步：输入输出quit结束

input:
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

union semun
{
    int val;
};

//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{
    union semun sem;
    sem.val = val;
    semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}

//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = num;
    buf.sem_op = op;
    buf.sem_flg = 0;       //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;
    int shmid;
    char *p;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开共享内存
    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            shmid = shmget(key, 128, 0777);
        else
        {
            perror("shmget er");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid: %d\n", shmid);

    //映射共享内存
    p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (char *)-1)
    {
        perror("shmat err");
        return -1;
    }

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        init(semid, 0, 0); //把0号信号灯初始化值为0
        init(semid, 1, 1); //把1号信号灯初始化值为1
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("sem0: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("sem1: %d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    while (1)
    {
        pv(semid, 1, -1);
        scanf("%s", p);
        pv(semid, 0, 1);
        if (strcmp(p, "quit") == 0)
            break;
    }

    shmdt(p);                      //取消映射
    // shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //删除共享内存
    // semctl(semid, 0, IPC_RMID);    //删除信号灯集
    return 0;
}
output:
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

union semun
{
    int val;
};

//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{
    union semun sem;
    sem.val = val;
    semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}

//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = num;
    buf.sem_op = op;
    buf.sem_flg = 0;       //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;
    int shmid;
    char *p;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开共享内存
    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            shmid = shmget(key, 128, 0777);
        else
        {
            perror("shmget er");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid: %d\n", shmid);

    //映射共享内存
    p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (char *)-1)
    {
        perror("shmat err");
        return -1;
    }

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        init(semid, 0, 0); //把0号信号灯初始化值为0
        init(semid, 1, 1); //把1号信号灯初始化值为1
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("sem0: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("sem1: %d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    while (1)
    {
        pv(semid, 0, -1);
        if (strcmp(p, "quit") == 0)
            break;
        printf("shm: %s\n", p);
        pv(semid, 1, 1);
    }

    shmdt(p);                      //取消映射
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //删除共享内存
    semctl(semid, 0, IPC_RMID);    //删除信号灯集
    return 0;
}

标签：信号灯,semid,int,semctl,---,day11,key,进程,sem
From： https://blog.csdn.net/QR70892/article/details/141831759

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