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一.首先我們必須知道什么是信號量

信號量的本質(zhì)是數(shù)據(jù)操作鎖，它本身不具備數(shù)據(jù)交換功能，而只是用于保護進程線程之間共享的資源，實現(xiàn)對共享資源的同步與互斥操作。

信號量相當(dāng)于一把鎖，例如小黑上廁所，需要檢查是否有鎖，有鎖獲取鎖，占用廁所坑位資源，其他人無法進此坑位，當(dāng)小黑上完廁所，需要釋放鎖，其他人都可以獲取鎖。

小黑 ------》 進程

門鎖 --------》 信號量

坑位 ------》 共享資源(信號量保護對象)

二.為什么要使用信號量

為了防止出現(xiàn)因多個程序同時訪問一個共享資源而引發(fā)的一系列問題，我們需要一種方法，在任一時刻只能有一個執(zhí)行進程訪問代碼的臨界區(qū)域;臨界區(qū)域是指執(zhí)行數(shù)據(jù)更新的代碼需獨占式地執(zhí)行。而信號量就可以提供這樣的一種訪問機制，讓一個臨界區(qū)同一時間只有一個進程在訪問它，也就是說信號量是用來調(diào)協(xié)進程對共享資源的訪問的。其中共享內(nèi)存的使用就要用到信號量。

臨界資源：一次只允許一個進程(一個線程)使用的資源叫做臨界資源。

臨界區(qū)：訪問臨界資源的代碼稱為臨界區(qū)。

三.信號量分類：

1.System V信號燈(IPC對象)，也叫經(jīng)典ipc對象，一般用于進程通信。

2.posix基于內(nèi)存的信號燈(無名信號燈)，一般線程通信。

功能分類：

1.二值信號量：信號量的值為0或1。與互斥鎖類似，資源可用時值為1，不可用時值為0。

2.計數(shù)信號量：值在0到n之間。用來統(tǒng)計資源，其值代表可用資源數(shù)。

注意：system v信號量對象不是一個信號量，是一個或者多個信號量的集合。對應(yīng)內(nèi)核中一個結(jié)構(gòu)體：struct semid_ds 有一個成員sem_base指向第0個信號量結(jié)構(gòu)體起始地址。

四.System v信號量實現(xiàn)步驟

-----》1、創(chuàng)建信號量對象

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

Key:創(chuàng)建信號量對象的唯一鍵值

nsems表示的就是創(chuàng)建的信號量集中信號量的個數(shù)

Semflg: 權(quán)限 IPC_CREAT:存在則打開，否則創(chuàng)建; IPC_CREAT | IPC_EXCL存在則出錯返回，否則創(chuàng)建，這 樣保證了 打開的是一個全新的信號量集

成功：信號量集ID 失敗-1

----》2.初始化具體信號量的值。

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union set);

semid：信號燈集ID

semnum: 要修改的信號燈編號

Cmd： GETVAL：獲取信號燈的值

SETVAL：設(shè)置信號燈的值

IPC_RMID：從系統(tǒng)中刪除信號燈集合

-----》3.執(zhí)行p操作：獲取資源，信號量值減1不阻塞，可以操作資源;如果無資源可用，信號量值為0，阻塞等待資源。

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

semid：信號量集ID

struct sembuf {

short sem_num; // 要操作的信號燈的編號

short sem_op; // 0 : 等待，直到信號燈的值變成0

// 1 : 釋放資源，V操作

// -1 : 分配資源，P操作

short sem_flg; // 0, IPC_NOWAIT, SEM_UNDO

};

nops: 要操作的信號燈的個數(shù)

----》 操作資源： 共享內(nèi)存

-----》4.執(zhí)行v操作：釋放資源,信號量值加1.

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

-----》5.刪除對象

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);