从C到C++（十二）本文已参与 ⌈新人创作礼⌋ 活动，一起开启掘金创作之路。十二、Linux信号量信号量（信号灯）本

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十二、Linux信号量

信号量（信号灯）本质上是一个计数器，用于协调多个进程（包括但不限于父子进程）对共享数据对象的读/写。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
 
class CSEM
{
private:
  union semun  // 用于信号灯操作的共同体。
  {
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *arry;
  };
 
  int  sem_id;  // 信号灯描述符。
public:
  bool init(key_t key); // 如果信号灯已存在，获取信号灯；如果信号灯不存在，则创建信号灯并初始化。
  bool wait();          // 等待信号灯挂出。
  bool post();          // 挂出信号灯。
  bool destroy();       // 销毁信号灯。
};
 
int main(int argc, char *argv[])
{
   CSEM sem;
 
   // 初始信号灯。
   if (sem.init(0x5000)==false) { printf("sem.init failed.\n"); return -1; }
   printf("sem.init ok\n");
  
   // 等待信信号挂出，等待成功后，将持有锁。
   if (sem.wait()==false) { printf("sem.wait failed.\n"); return -1; }
   printf("sem.wait ok\n");
 
   sleep(50);  // 在sleep的过程中，运行其它的book259程序将等待锁。
  
   // 挂出信号灯，释放锁。
   if (sem.post()==false) { printf("sem.post failed.\n"); return -1; }
   printf("sem.post ok\n");
  
   // 销毁信号灯。
   // if (sem.destroy()==false) { printf("sem.destroy failed.\n"); return -1; }
   // printf("sem.destroy ok\n");
}
 
bool CSEM::init(key_t key)
{
  // 获取信号灯。
  if ( (sem_id=semget(key,1,0640)) == -1)
  {
    // 如果信号灯不存在，创建它。
    if (errno==2)
    {
      if ( (sem_id=semget(key,1,0640|IPC_CREAT)) == -1) { perror("init 1 semget()"); return false; }
 
      // 信号灯创建成功后，还需要把它初始化成可用的状态。
      union semun sem_union;
      sem_union.val = 1;
      if (semctl(sem_id,0,SETVAL,sem_union) <  0) { perror("init semctl()"); return false; }
    }
    else
    { perror("init 2 semget()"); return false; }
  }
 
  return true;
}
 
bool CSEM::destroy()
{
  if (semctl(sem_id,0,IPC_RMID) == -1) { perror("destroy semctl()"); return false; }
 
  return true;
}
 
bool CSEM::wait()
{
  struct sembuf sem_b;
  sem_b.sem_num = 0;
  sem_b.sem_op = -1;
  sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
  if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) { perror("wait semop()"); return false; }
   
  return true;
}
 
bool CSEM::post()
{
  struct sembuf sem_b;
  sem_b.sem_num = 0;
  sem_b.sem_op = 1;  
  sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
  if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) { perror("post semop()"); return false; }
 
  return true;
}

semget函数用来获取或创建信号量，int semget(key_t key, int nsems, int semflg);key是信号量的键值，typedef unsigned int key_t，是信号量在系统中的编号，不同信号量的编号不能相同，这一点由程序员保证。key用十六进制表示比较好。nsems是创建信号量集中信号量的个数，该参数只在创建信号量集时有效，这里固定填1。sem_flags是一组标志，如果希望信号量不存在时创建一个新的信号量，可以和值IPC_CREAT做按位或操作。如果没有设置IPC_CREAT标志并且信号量不存在，就会返错误（errno的值为2，No such file or directory）。如果semget函数成功，返回信号量集的标识；失败返回-1，错误原因存于error中。

semctl函数用来控制信号量（常用于设置信号量的初始值和销毁信号量），int semctl(int semid, int sem_num, int command, ...);semid是由semget函数返回的信号量标识。sem_num是信号量集数组上的下标，表示某一个信号量，填0。cmd是对信号量操作的命令种类，常用的有以下两个： IPC_RMID：销毁信号量，不需要第四个参数；SETVAL：初始化信号量的值（信号量成功创建后，需要设置初始值），这个值由第四个参数决定。