c语言编程实现无名信号灯

在C语言中，可以使用信号量来实现无名信号灯。信号量是一种同步机制，用于控制对共享资源的访问。下面是一个简单的示例，演示如何使用信号量实现无名信号灯。

首先，需要包含以下头文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

然后，定义一个信号量的数据结构：

union semun {
    int val;                // 信号量的初始值
    struct semid_ds *buf;   // IPC_STAT、IPC_SET 使用的缓存区
    unsigned short *array;  // GETALL、SETALL 使用的缓存区
    struct seminfo *__buf;  // IPC_INFO (填充 seminfo 结构的缓存区)
};

接下来，定义一个函数来创建信号量：

int create_semaphore(int initial_value) {
    int semaphore_id = semget(IPC_PRIVATE, 1, 0666 | IPC_CREAT);
    if (semaphore_id == -1) {
        perror("semget");
        exit(1);
    }
    union semun argument;
    argument.val = initial_value;
    if (semctl(semaphore_id, 0, SETVAL, argument) == -1) {
        perror("semctl");
        exit(1);
    }
    return semaphore_id;
}

该函数使用 semget() 系统调用来创建一个新的信号量，并返回信号量的ID。然后，使用 semctl() 设置信号量的初始值。

接下来，定义两个函数，分别用于等待和释放信号量：

void wait_semaphore(int semaphore_id) {
    struct sembuf operations[1];
    operations[0].sem_num = 0;
    operations[0].sem_op = -1;
    operations[0].sem_flg = 0;
    if (semop(semaphore_id, operations, 1) == -1) {
        perror("semop");
        exit(1);
    }
}

void release_semaphore(int semaphore_id) {
    struct sembuf operations[1];
    operations[0].sem_num = 0;
    operations[0].sem_op = 1;
    operations[0].sem_flg = 0;
    if (semop(semaphore_id, operations, 1) == -1) {
        perror("semop");
        exit(1);
    }
}

wait_semaphore() 函数在信号量的值为0时阻塞，直到信号量的值大于0为止。release_semaphore() 函数增加信号量的值，以释放等待该信号量的进程。

最后，使用以下代码来测试无名信号灯的实现：

int main() {
    int semaphore_id = create_semaphore(1);
    pid_t child_pid = fork();
    if (child_pid == 0) {
        // child process
        wait_semaphore(semaphore_id);
        printf("Child process acquired semaphore\n");
        sleep(2);
        release_semaphore(semaphore_id);
        printf("Child process released semaphore\n");
        exit(0);
    } else {
        // parent process
        printf("Parent process waiting for semaphore\n");
        wait_semaphore(semaphore_id);
        printf("Parent process acquired semaphore\n");
        sleep(2);
        release_semaphore(semaphore_id);
        printf("Parent process released semaphore\n");
    }
    return 0;
}

该代码创建了一个新的信号量，并在一个子进程和一个父进程之间共享该信号量。子进程会等待信号量，然后输出一条消息，睡眠2秒钟，然后释放信号量。父进程会等待信号量，输出一条消息，睡眠2秒钟，然后释放信号量。运行该代码，可以看到输出的消息是交替出现的。这表明，使用信号量实现的无名信号灯可以正确地控制共享资源的访问。