POSIX信号量的操作

POSIX信号量有两种：有名信号量和无名信号量，无名信号量也被称作基于内存的信号量。有名信号量通过IPC名字进行进程间的同步，而无名信号量如果不是放在进程间的共享内存区中，是不能用来进行进程间同步的，只能用来进行线程同步。

POSIX三种操作

创建信号量

创建的过程还要求初始化信号量的值。

根据信号量取值（代表可用资源的数目）的不同，POSIX信号量还可以分为：

  • 二值信号量：信号量的值只有0和1，这和互斥量很类型，若资源被锁住，信号量的值为0，若资源可用，则信号量的值为1；

  • 计数信号量：信号量的值在0到一个大于1的限制值（POSIX指出系统的最大限制值至少要为32767）。该计数表示可用的资源的个数。

等待信号量(wait)/P操作

该操作会检查信号量的值，如果其值小于或等于0，那就阻塞，直到该值变成大于0，然后等待进程将信号量的值减1，进程获得共享资源的访问权限。为原子操作。

挂出一个信号量(post)/V操作

该操作将信号量的值加1，如果有进程阻塞着等待该信号量，那么其中一个进程将被唤醒。

POSIX信号量函数接口

有名信号量的创建和删除

创建

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#include <semaphore.h>
 
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag,
                  mode_t mode, unsigned int value);
                              //成功返回信号量指针，失败返回SEM_FAILED
  • 信号量通过name参数即信号量的名字来进行标识
  • oflag参数可以为：0，O_CREAT，O_EXCL，0表示打开一个已存在的信号量，如果为O_CREAT，表示如果信号量不存在就创建一个信号量，如果存在则打开被返回。此时mode和value需要指定。如果为O_CREAT | O_EXCL，表示如果信号量已存在会返回错误。
  • mode参数用于创建信号量时，表示信号量的权限位，和open函数一样包括：S_IRUSR，S_IWUSR，S_IRGRP，S_IWGRP，S_IROTH，S_IWOTH。
  • value表示创建信号量时，信号量的初始值。

删除

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#include <semaphore.h>
 
int sem_close(sem_t *sem);
int sem_unlink(const char *name);
                              //成功返回0，失败返回-1
  • sem_close

互斥量和信号量的差别

  • 互斥量必须由给它上锁的线程解锁。而信号量不需要由等待它的线程进行挂出，可以在其他进程进行挂出操作。

  • 互斥量要么被锁住，要么是解开状态，只有这两种状态。而信号量的值可以支持多个进程成功进行wait操作。

  • 信号量的挂出操作总是被记住，因为信号量有一个计数值，挂出操作总会将该计数值加1，然而当向条件变量发送一个信号时，如果没有线程等待在条件变量，那么该信号会丢失。