信号量就是具有原子性的计数器，就相当于一把锁，在每个进程要访问临界资源时，必须要向信号量拿个锁”，它才能进去临界资源这个“房间”，并锁上门，不让其他进程进来，此时信号量执行P()操作，锁的数目减少了一个，所以计数器减1,；当它访问完成时，它出来，将锁还给信号量，执行V()操作，计数器加1；
该函数用来创建一个新信号量，其定义为：int semget(key_t key, int num, int sem_flags) Key是整数值，程序对所有信号量的访问都是间接的，先提供一个键，再由系统生成一个信号量标识符。num_sem参数指定需要的信号量数目，一般取1；sem_flags参数是一组标志。 semget函数在成功时返回一个正数，也就是其他信号量函数用到的信号量标识符，失败时返回-1.
定义为：int semop(int sem_id, struct sembuf *sem_ops, size_t num_sem_ops) sem_id 表示信号量标识符，semops指向一个结构数组的指针，每个数组元素至少包含以下几个成员： struct sembuf { short sem_num; //信号量编号，一般取0 short sem_op;//信号量需要改变的值，-1/+1 short sem_flg;//设置为SEM_UNDO }
定义为：int semctl(int sem_id, int sem_num, int command,…) sem_id：表示信号量标识符，sem_num表示信号量编号一般取0，command参数是将要采取的行动，如：SETVAL:用来把信号量初始化为一个已知的值，作用就是在信号量第一次使用前对它进行设置。IPC_RMID用于删除一个不再继续使用的信号量标识符。如果还有第四个参数，它是一个union semun结构(该联合结构可能需自己定义，可通过查阅semctl的手册查看是否给出了该定义) union semun{ int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
让两个进程分别向显示器（linux下一切皆文件，临界资源）打印AA和BB，当没有信号量进行保护时，会出现数据混乱，例如：“AABBABAAAB…”，为了解决这一问题，我们创建信号量进行保护。打印“AA”或“BB”
vi sem.c #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/sem.h> union semun{ int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; //struct seminfo *buff; }; static int set_semvalue(void); static void del_semvalue(void); static int semaphore_p(void); static int semaphore_v(void); static int sem_id; int main(int argc, char *argv[]) { int i; int pause_time; char op_char = 'O'; srand((unsigned int)getpid()); sem_id =semget((key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT); /* 如果程序第一个被调用，也就是调用时含有一个参数，使得argc>1,此时就调用set_semvalue初始化信号量，并将op_char设置为x*/ if (argc > 1){ if(!set_semvalue()){ fprintf(stderr, "Failed to initialize semaphore\n"); exit(EXIT_FAILURE); } op_char = 'X'; sleep(2); } /*进入和离开临界区10次，每次循环开始的时候首先调用semaphore_p函数，它在程序将进入临界区域时设置信号量以等待进入*/ for(i=0; i<10; i++){ if(!semaphore_p()) exit(EXIT_FAILURE); printf("%c", op_char);fflush(stdout); pause_time = rand() % 3; sleep(pause_time); printf("%c", op_char);fflush(stdout); /*进入临界区域后，调用semaphore_v将信号量设置为可用，然后等待一段随机的时间，再进入下一次循环*/ if(!semaphore_v()) exit(EXIT_FAILURE); pause_time = rand() % 2; sleep(pause_time); } printf("\n%d - finished\n", getpid()); if (argc > 1) { sleep(10); del_semvalue(); } exit(EXIT_SUCCESS); } /*该函数用来将semctl调用的command参数设置为SETVAL来初始化信号量*/ static int set_semvalue(void) { union semun sem_union; sem_union.val = 1; if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union)==-1) return 0; return (1); } /*通过调用semctl调用的command设置为IPC_RMID来删除信号量ID*/ static void del_semvalue(void) { union semun sem_union; if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union)==-1) fprintf(stderr, "Failed to delete semaphore"); } /*对信号量执行减1操作*/ static int semaphore_p(void) { 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){ fprintf(stderr,"semaphore_p failed\n"); return (0); } return(1); } /*对信号量执行加1操作*/ static int semaphore_v(void) { 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){ fprintf(stderr,"semaphore_v failed\n"); return (0); } return(1); }编译运行
与上述代码几乎相同，只不过变为了父子进程间的信号量机制。
vi sem2.c #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/sem.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/types.h> static int set_semvalue(void); static void del_semvalue(void); static int semaphore_p(void); static int semaphore_v(void); static int sem_id; union semun{ int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; //struct seminfo *buff; }; int main(int argc, char *argv[]) { int i; int pause_time; char op_char = 'O'; srand((unsigned int)getpid()); sem_id =semget((key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT); int id = fork(); if(id<0) { perror("fork failed\n"); return -1; } else if (id>0){ if(!set_semvalue()){ fprintf(stderr, "Failed to initialize semaphore\n"); exit(EXIT_FAILURE); } op_char = 'X'; sleep(2); } for(i=0; i<10; i++){ if(!semaphore_p()) exit(EXIT_FAILURE); printf("%c", op_char);fflush(stdout); pause_time = rand() % 3; sleep(pause_time); printf("%c", op_char);fflush(stdout); if(!semaphore_v()) exit(EXIT_FAILURE); pause_time = rand() % 2; sleep(pause_time); } printf("\n%d - finished\n", getpid()); if (id> 0) { sleep(10); del_semvalue(); } exit(EXIT_SUCCESS); } static int set_semvalue(void) { union semun sem_union; sem_union.val = 1; if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union)==-1) return 0; return (1); } static void del_semvalue(void) { union semun sem_union; if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union)==-1) fprintf(stderr, "Failed to delete semaphore"); } static int semaphore_p(void) { 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){ fprintf(stderr,"semaphore_p failed\n"); return (0); } return(1); } static int semaphore_v(void) { 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){ fprintf(stderr,"semaphore_v failed\n"); return (0); } return(1); }编译运行结果： 注意：在这里我们可以看到子进程的pid为父进程的pid+1，注意的是fork创建子进程的返回值为0，和这里的pid是不同的。
参考：Linux程序设计第四版
