一、訊號量（semaphore）

        在程序互斥中，訊號量主要用來保護臨界資源。程序通過訊號量來判斷

是否能夠訪問該共享資源。（當然，後面我們還會用來控制程序同步）。

二、訊號量型別

1、二值訊號量：訊號量的取值為 0 或者 1

2、計數訊號量：訊號量的取值為任意非負數

三、鍵值 : 檔案標示符 + 專案ID

1、任意指定一個數：若該數已被使用，則不能與訊號量關聯（失敗）

2、構造一個數：使用ftok()構造

四、函式學習

1、建立 / 開啟訊號量集合：semget

1）函式原型

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

2）所屬標頭檔案

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

3）返回值

成功: 返回訊號量集合識別符號(非負整數); 當訊號量<0時訪問該訊號量的其他程序等待

失敗: -1

4）引數說明

key: 訊號量的鍵值

nsems: 訊號量的數目

semflg: 同open()函式的許可權位

2、操作訊號量：semop

1）函式原型

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

2）所屬標頭檔案

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

3）返回值

成功: 0

失敗: -1

4）引數說明

semid: 要操作的訊號量集合的識別符號

sops: 對訊號量執行什麼操作

nsops: 要操作的訊號量數目

struct sembuf sops{

unsigned short sem_num;  /* 訊號量序號 */

short          sem_op;   /* 對訊號量操作 */

short          sem_flg;  /* operation flags */

}

3、鍵值轉換：ftok

1）函式原型

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

2）所屬標頭檔案

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

3）返回值

成功: 返回生成的鍵值

失敗: -1

4）引數說明

pathname: 包含路徑的檔名

proj_id: 專案序號

4、訊號量控制操作：semctl

1）函式原型 

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

2）所屬標頭檔案

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

3）返回值 

成功: 返回一個非負整數(取決於cmd)

失敗: -1

4）引數說明

semid: 訊號量集合

semnum: 集合中的訊號量序號

cmd: 命令

* 最佳實踐  - 1:

/* op_1.c */

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>

#define FILE_NAME "./BOARD.TXT"

void main()
{
	int fd = 0;
	key_t key = 0;
	int semid = 0;
	int sem_val = 0;
	struct sembuf sops;

	/* 建立鍵值. */
	key = ftok("/home/taylor/linux-3/signal-process/BOARD.TXT",1);

	/* 建立並開啟訊號量集合. */
	semid = semget(key, 1, IPC_CREAT);
	
	/* 設定訊號量初值為1.預設不為0 */
	sem_val = semctl(semid, 0, SETVAL, 1);

	printf("Semaphore init value is : %d\n", sem_val);

	/* 開啟資訊檔案. */
	fd = open(FILE_NAME, O_RDWR | O_APPEND);

	/* 獲取訊號量.*/
	sops.sem_num = 0;
	sops.sem_op = -1;
	semop(semid, &sops, 1);

	/* 插入資料. */
	write(fd, "I Love ", 7);

	sleep(10);  //等待, 這裡執行op_2, 檢測是否互斥

	write(fd, "You.", 4);

	/* 釋放訊號量. */
	sops.sem_num = 0;
	sops.sem_op = 1;
	semop(semid, &sops, 1);

	/* 關閉檔案. */
	close(fd);
}

* 最佳實踐 - 2:

/* op_2.c */

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>

#define FILE_NAME "./BOARD.TXT"

void main()
{
	int fd = 0;
	key_t key = 0;
	int semid = 0;
	int sem_num = 0;
	struct sembuf sops;

	/* 建立鍵值. */
	key = ftok("/home/taylor/linux-3/signal-process/BOARD.TXT",1);
	
	/* 開啟訊號量集合. */
	semid = semget(key, 1, IPC_CREAT);

	/* 獲取訊號量初始化. */
	sem_num = semctl(semid, 0, GETVAL);

	printf("Student2 get init value is: %d\n", sem_num);

	/* 開啟資訊檔案. */
	fd = open(FILE_NAME, O_RDWR | O_APPEND);

	/* Get semaphore. */
	sops.sem_num = 0;
	sops.sem_op = -1;  //當訊號量<0時, 執行等待
	semop(semid, &sops, 1);

	/* 插入資訊,看看是否插隊op_1 */
	write(fd, "pig is you ", 11);

	/* Release semaphore. */
	sops.sem_num = 0;
	sops.sem_op = 1;
	semop(semid, &sops, 1);

	close(fd);
}

輸出:

* 先後臺執行op_1 # ./op_1 &

* 再執行op_2 # ./op_2

* 從結果可以看出, 若在sleep(10)等待時沒有互斥現象, 則輸出內容為: I Love pig is you You. 資訊將錯亂