【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 1if(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 1if(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; }

print2.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(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; }

删除有名信号量示例代码如下：

#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_print1sem_del("sem_print2"); //删除信号量文件sem_print2return 0; }

makefile 代码如下：

all:gcc sem_del.c -o sem_del -lpthreadgcc print1.c -o print1 -lpthreadgcc print2.c -o print2 -lpthread clean:rm sem_del print1 print2

运行程序时，先把有名信号量删除（sem_del），再分别运行 print1 和 print2：

总结

以上是生活随笔为你收集整理的【Linux系统编程】进程同步与互斥：POSIX有名信号量的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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