Linux操作系统：深入理解semop函数及进程控制

"这篇文档主要介绍了`semop`函数在操作系统中的使用，特别是与System V IPC（Inter-Process Communication）中的信号灯（semaphore）操作相关的知识。`semop`函数用于对信号灯集合进行原子操作，从而实现进程间的同步和资源管理。" 在操作系统中，`semop`函数是一个关键的系统调用，用于操作信号灯，信号灯是一种同步机制，常用于多进程间的协调，确保资源的正确分配和释放。函数原型如下： ```c #include <sys/sem.h> int semop(int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops); ``` `semid`参数是信号灯集的标识符，由`semget`函数获取。`opsptr`是一个指向`sembuf`结构体数组的指针，这个数组定义了要执行的操作。`sembuf`结构体包含三个字段： 1. `sem_num`: 指定信号灯的索引，范围从0到信号灯集中的信号灯数量减1。 2. `sem_op`: 指定操作，可以是正数、0或负数，分别对应释放资源、等待资源、请求资源的情况。 3. `sem_flg`: 操作标志，如`IPC_NOWAIT`（非阻塞）和`SEM_UNDO`（撤销操作）。 `nops`参数是`sembuf`结构体数组的元素数量。 `semop`函数保证原子性，意味着内核要么执行所有操作，要么不执行任何操作，避免了并发问题。根据`sem_op`的值，信号灯的操作有以下几种： - 如果`sem_op`是正数，表示资源的释放，信号灯的值增加，如果设置了`SEM_UNDO`，则在进程结束时，会将此值从信号灯的调整值`semadj`中减去。 - 当`sem_op`为0时，进程会等待信号灯的值变为0，如果当前值已是0则立即返回，否则阻塞。如果设置了`IPC_NOWAIT`，则返回`EAGAIN`错误。 - 若`sem_op`是负数，表示资源的请求，进程会等待信号灯的值大于或等于`sem_op`的绝对值，然后减去该值。如果设置了`SEM_UNDO`，则将`sem_op`的绝对值加到`semadj`。同样，如果设置了`IPC_NOWAIT`，则返回`EAGAIN`。 信号灯的`semadj`字段是针对进程的调整值，用于撤销操作。当进程结束时，`semadj`的值会添加到信号灯的`semval`中，实现“复旧”效果，使得信号灯的状态仿佛这个进程从未运行过。 此外，文件还提到了其他与进程控制相关的系统调用，如`fork()`用于创建子进程，`wait()`让父进程等待子进程结束，`exit()`是子进程的退出，`getpid()`获取进程ID。还有`lockf()`函数用于对文件指定区域进行加锁和解锁，以实现进程同步和互斥。 在实际的Linux系统中，这些系统调用和概念对于理解和编写多进程同步的程序至关重要。通过正确使用`semop`和其他相关系统调用，程序员可以有效地管理进程间的资源访问，避免竞态条件和死锁等问题。