信号量操作详解与实例

"这篇文档详细介绍了信号量操作集，包括创建、使用ftok函数生成关键字以及控制信号量的各种命令，提供了实例源代码，是学习和理解信号量机制的好材料。" 信号量是一种在多进程或多线程环境中用于同步和互斥的机制，常用于控制对共享资源的访问。在C语言的实现中，通常使用POSIX信号量或System V信号量。本文档主要围绕System V信号量进行阐述。 1. 创建信号量 系统调用`semget`用于创建一个新的信号量集。参数`key`用于唯一标识信号量集，可以通过以下方式生成： - 使用`IPC_PRIVATE`，使得信号量集只对创建它的进程可见。 - 选择一个随机数，但可能导致冲突。 - 使用`ftok`函数，它从给定的文件路径名中生成一个唯一的关键字。`ftok`的参数`pathname`是文件路径，`proj_id`是一个项目标识符，用于增加关键字的多样性。 2. `ftok`函数 `ftok`函数是生成信号量关键字段的工具，它结合了文件路径和`proj_id`生成一个唯一的整数值。确保路径名称具有适当的访问权限，以便函数可以正确操作。 3. 控制信号量 `semctl`系统调用用于对信号量集进行各种操作，如删除、设置权限、改变值等。其参数`semid`是信号量集的标识符，`semnum`是信号量集中的特定信号量索引，`cmd`是执行的操作类型，`arg`是一个联合体，用于传递具体操作所需的参数。 - `IPC_RMID`命令删除信号量集。 - `IPC_EXCL`标志与`semget`一起使用，仅在信号量集不存在时创建。 - `IPC_SET`用于设置信号量集的权限。 - `SETVAL`将指定信号量的值设为`arg.val`。 - `GETVAL`获取指定信号量的当前值。 - `GETPID`获取最后一个操作该信号量的进程ID。 - `GETNCNT`获取等待信号量值变为1的进程数量。 - `GETZCNT`获取等待信号量值变为0的进程数量。 `union semun`结构体包含不同类型的成员，可以根据`cmd`参数来决定使用哪个成员。`sembase`指向信号量数组的首地址，`sem_pending`和`sem_pending_last`用于处理待处理的操作，而`undo`则用于存储撤销请求。 `struct semid_ds`定义了信号量集的元数据，包括权限信息、时间戳以及指向信号量数组和操作队列的指针。 通过这些函数和结构体，程序员可以精确地控制和管理多个进程之间的同步和资源访问，从而避免竞态条件和死锁等问题。这个文档提供的实例源代码对于理解和应用这些概念非常有帮助。