02 | linux下进程同步(信号量实现)

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

#include <sys/sem.h>

/*程序目的：
1、完成两个进程的同步
2、每个进程进入临界区后输出一对字符
3、主进程输出‘X',其余进程输出'O'
4、主进程负责创建和销毁信号量
*/
/*收获
1、深刻理解信号量是一种资源。它同样可以像文件那样指定key键值
2、同一个信号量（文件）key在不同的程序中被打开得到单属于该文件的“标识符”
3、创建信号量的同时需要指定权限
*/

//该union为程序员自己写的，当然有的linux系统也是可以提供的
union semun{
	int val;
};

static int set_semvalue(void);
static void del_semvalue(void);
static int semaphore_p(void);
static int semaphore_v(void);

static int sem_id;	//信号量标识符

int main(int argc,char *argv[])
{
	int i;
	int pause_time;
	char op_char = '0';

	srand((unsigned int)getpid());
	
	//第一个参数key_t相当于文件名,
	//第二个参数1代表指定需要的信号量数目它几乎总是1；
	//第三个参数为打开信号量的权限和标志。ipc_creat就算打开一个已有的信号量也不会错误
	sem_id = semget((key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT);
	
	//主线程才会执行的代码负责信号量的创建
	if (argc > 1) {
		if (!set_semvalue()) {
			fprintf(stderr, "failed to \ 
				initialize semaphore\n");
				exit(EXIT_FAILURE);
		}
		op_char = 'X';
		sleep(2);
	}
	
	for (i = 0; i < 10; i++) {
		//进程临界区
		if (!semaphore_p()) exit(EXIT_FAILURE);
		printf("%c", op_char); fflush(stdout);
		pause_time = rand() % 3;
		sleep(pause_time);
		printf("%c", op_char); fflush(stdout); //打印成对的字符
		//退出临界区
		if (!semaphore_v()) exit(EXIT_FAILURE);
		pause_time = rand() % 2;
		sleep(pause_time);
	}
	printf("\n%d-finished\n", getpid());
	//由主进程负责销毁信号量
	if (argc > 1) {
		sleep(10);
		del_semvalue();
	}
	exit(EXIT_SUCCESS);
}
static int set_semvalue(void) {
	union semun sem_union; //控制信号量的初始化和销毁

	sem_union.val = 1;  //信号量的最大值为1
	//semctl函数负责用来直接控制信号量信息。即初始化和销毁
	//第一个参数
	//第二个参数为信号量的个数，一般取值为0
	//第三个参数代表初始化
	//第四个参数为响应第三个参数：提供初始化值
	if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1) return 0;
	return 1;
}
static void del_semvalue(void) {
	union semun sem_union;
	//semctl函数负责用来直接控制信号量信息。即初始化和销毁
	//第一个参数
	//第二个参数为信号量的个数，一般取值为0
	//第三个参数代表销毁
	//第四个参数为响应第三个参数：提供初始化值
	if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) == -1)
		fprintf(stderr, "failed to delete semaphore\n");
}
static int semaphore_p(void) {
	struct sembuf sem_b;
	sem_b.sem_num = 0; //对第几个信号进行操作，我们只有一个
	sem_b.sem_op = -1;//P（）
	sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;//标识符：进程没有释放信号量终止则OS负责回收
	//semop函数负责改变信号量的值
	//第一个参数是信号量标识符
	//第二个参数是指向一个结构数组的指针
	//第三个参数为第二个参数的补充，数组内的元素
	if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) {
		fprintf(stderr, "semaphore_p failed\n");
		return 0;
	}
	return 1;
}
static int semaphore_v(void) {
	struct sembuf sem_b;
	sem_b.sem_num = 0;
	sem_b.sem_op = 1;//V()
	sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
	if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) {
		fprintf(stderr, "semaphore_vfailed\n");
		return 0;
	}
	return 1;
}