函式介紹

#include<semaphore.h>

訊號量的資料型別為結構sem_t，它本質上是一個長整型的數。

函式sem_init()用來初始化一個訊號量。它的原型為：int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));sem為指向訊號量結構的一個指標；pshared不為0時此訊號量在程序間共享，否則只能為當前程序的所有執行緒共享；value給出了訊號量的初始值。訊號量用sem_init函式建立的，下面是它的說明：
int sem_init (sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); 這個函式的作用是對由sem指定的訊號量進行初始化，設定好它的共享選項，並指定一個整數型別的初始值。pshared引數控制著訊號量的型別。如果 pshared的值是0，就表示它是當前里程的區域性訊號量；否則，其它程序就能夠共享這個訊號量。我們現在只對不讓程序共享的訊號量感興趣。　（這個引數 受版本影響），　pshared傳遞一個非零將會使函式呼叫失敗，屬於無名訊號量。　　

sem_open功能：建立並初始化有名訊號燈，引數：name   訊號燈的外部名字(不能為空，為空會出現段錯誤)  oflag   選擇建立或開啟一個現有的訊號燈  mode 許可權位  value 訊號燈初始值  返回值：成功時返回指向訊號燈的指標，出錯時為SEM_FAILED，oflag引數能是0（開啟一個已建立的）、O_CREAT（建立一個訊號燈）或O_CREAT|O_EXCL（如果沒有指定的訊號燈就建立），如果指定了O_CREAT，那麼第三個和第四個引數是需要的；其中mode引數指定許可權位，value引數指定訊號燈的初始值，通常用來指定共享資源的書面。該初始不能超過 SEM_VALUE_MAX，這個常值必須低於為32767。二值訊號燈的初始值通常為1，計數訊號燈的初始值則往往大於1。

       如果指定了O_CREAT（而沒有指定O_EXCL），那麼只有所需的訊號燈尚未存在時才初始化他。所需訊號燈已存在條件下指定O_CREAT不是個錯誤。該標誌的意思僅僅是“如果所需訊號燈尚未存在，那就建立並初始化他”。不過所需訊號燈等已存在條件下指定O_CREAT|O_EXCL卻是個錯誤。sem_open返回指向sem_t訊號燈的指標，該結構裡記錄著當前共享資源的數目。

sem_close 關閉有名訊號燈。

若成功則返回0，否則返回-1。一個程序終止時，核心還對其上仍然開啟著的所有有名訊號燈自動執行這樣的訊號燈關閉操作。不論該程序是自願終止的還是非自願終止的，這種自動關閉都會發生。但應注意的是關閉一個訊號燈並沒有將他從系統中刪除。這就是說，Posix有名訊號燈至少是隨核心持續的：即使當前沒有程序開啟著某個訊號燈，他的值仍然保持。多程序開啟時候，一邊sem_close後，仍可以開啟已經開啟的訊號量。
sem_unlink

函式sem_post( sem_t *sem )用來增加訊號量的值。當有執行緒阻塞在這個訊號量上時，呼叫這個函式會使其中的一個執行緒不在阻塞，選擇機制同樣是由執行緒的排程策略決定的。int sem_post(sem_t *sem);sem_post() 成功時返回 0；錯誤時，訊號量的值沒有更改，-1 被返回，並設定errno 來指明錯誤。錯誤   EINVAL 　sem 不是一個有效的訊號量。 　EOVERFLOW 訊號量允許的最大值將要被超過。

函式sem_wait( sem_t *sem )被用來阻塞當前執行緒直到訊號量sem的值大於0，解除阻塞後將sem的值減一，表明公共資源經使用後減少。

　這兩個函式控制著訊號量的值，它們的定義如下所示：
　　#include <semaphore.h> int sem_wait(sem_t * sem);int sem_post(sem_t * sem);
        這兩個函式都要用一個由sem_init呼叫初始化的訊號量物件的指標做引數。
        sem_post函式的作用是給訊號量的值加上一個“1”，它是一個“原子操作”－－－即同時對同一個訊號量做加“1”操作的兩個執行緒是不會衝突的；而同 時對同一個檔案進行讀、加和寫操作的兩個程式就有可能會引起衝突。訊號量的值永遠會正確地加一個“2”－－因為有兩個執行緒試圖改變它。
        sem_wait函式也是一個原子操作，它的作用是從訊號量的值減去一個“1”，但它永遠會先等待該訊號量為一個非零值才開始做減法。也就是說，如果你對 一個值為2的訊號量呼叫sem_wait(),執行緒將會繼續執行，介訊號量的值將減到1。如果對一個值為0的訊號量呼叫sem_wait()，這個函式就 會地等待直到有其它執行緒增加了這個值使它不再是0為止。如果有兩個執行緒都在sem_wait()中等待同一個訊號量變成非零值，那麼當它被第三個執行緒增加 一個“1”時，等待執行緒中只有一個能夠對訊號量做減法並繼續執行，另一個還將處於等待狀態。訊號量這種“只用一個函式就能原子化地測試和設定”的能力下正是它的價值所在。 還有另外一個訊號量函式sem_trywait，它是sem_wait的非阻塞搭檔。

函式sem_trywait ( sem_t *sem )是函式sem_wait（）的非阻塞版本，它直接將訊號量sem的值減一。在成功完成之後會返回零。其他任何返回值都表示出現了錯誤。　　

函式sem_destroy(sem_t *sem)用來釋放訊號量sem，屬於無名訊號量。　

　   最後一個訊號量函式是sem_destroy。這個函式的作用是在我們用完訊號量對它進行清理。下面的定義：#include<semaphore.h>int sem_destroy (sem_t *sem);
這個函式也使用一個訊號量指標做引數，歸還自己戰勝的一切資源。在清理訊號量的時候如果還有執行緒在等待它，使用者就會收到一個錯誤。與其它的函式一樣，這些函式在成功時都返回“0”。

 無名訊號量的例子：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

sem_t bin_sem;
void *thread_function1(void *arg)
{
 printf("thread_function1--------------sem_wait\n");
 sem_wait(&bin_sem);
 printf("sem_wait\n");
 while (1)
 {
  printf("th1 running!\n");
  sleep(1);
 }
}

void *thread_function2(void *arg)
{
 printf("thread_function2--------------sem_post\n");
 sem_post(&bin_sem);
 printf("sem_post\n");
 while (1)
 {
  printf("th2 running!\n");
  sleep(1);
 }
}
int main()
{
 int res;
 pthread_t a_thread;
 void *thread_result;
 
 res = sem_init(&bin_sem, 0, 0);
 if (res != 0)
 {
  perror("Semaphore initialization failed");
 }
  printf("sem_init\n");
 res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function1, NULL);
 if (res != 0)
 {
  perror("Thread creation failure");
 }
 printf("thread_function1\n");
 sleep(5);
 printf("sleep\n");
 res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function2, NULL);
 if (res != 0)
 {
  perror("Thread creation failure");
 }
 while (1)
 {
   printf("running !\n");
   sleep(5);
 }
}

執行結果：
sem_init
thread_function1
thread_function1--------------sem_wait
sleep
thread_function2--------------sem_post
sem_wait
sem_post

有名訊號量在無相關程序間的同步

       有名訊號量的特點是把訊號量的值儲存在檔案中。這決定了它的用途非常廣：既可以用於執行緒，也可以用於相關程序間，甚至是不相關程序。由於有名訊號量的值是儲存在檔案中的，所以對於相關程序來說，子程序是繼承了父程序的檔案描述符，那麼子程序所繼承的檔案描述符所指向的檔案是和父程序一樣的，當然檔案裡面儲存的有名訊號量值就共享了。

       有名訊號量是位於共享記憶體區的，那麼它要保護的資源也必須是位於共享記憶體區，只有這樣才能被無相關的程序所共享。在下面這個例子中，服務程序和客戶程序都使用shmget和shmat來獲取得一塊共享記憶體資源。然後利用有名訊號量來對這塊共享記憶體資源進行互斥保護。

File1: server.c 
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#define SHMSZ 27
char SEM_NAME[]= "vik";

int main()
{
    char ch;
    int shmid;
    key_t key;
    char *shm,*s;
    sem_t *mutex;

    //name the shared memory segment
    key = 1000;

    //create & initialize semaphore
    mutex = sem_open(SEM_NAME,O_CREAT,0644,1);
    if(mutex == SEM_FAILED)
    {
      perror("unable to create semaphore");
      sem_unlink(SEM_NAME);
      exit(-1);
    }

    //create the shared memory segment with this key
    shmid = shmget(key,SHMSZ,IPC_CREAT|0666);
    if(shmid<0)
{
        perror("failure in shmget");
        exit(-1);
}

    //attach this segment to virtual memory
    shm = shmat(shmid,NULL,0);

    //start writing into memory
    s = shm;
    for(ch='A';ch<='Z';ch++)
    {
        sem_wait(mutex);
        *s++ = ch;
        sem_post(mutex);
     }

    //the below loop could be replaced by binary semaphore
    while(*shm != '*')
    {
        sleep(1);
}
    sem_close(mutex);
    sem_unlink(SEM_NAME);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);
    exit(0);
}

File 2: client.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#define SHMSZ 27
char SEM_NAME[]= "vik";

int main()
{
    char ch;
    int shmid;
    key_t key;
    char *shm,*s;
    sem_t *mutex;

    //name the shared memory segment
    key = 1000;

    //create & initialize existing semaphore
    mutex = sem_open(SEM_NAME,0,0644,0);
    if(mutex == SEM_FAILED)
    {
        perror("reader:unable to execute semaphore");
        sem_close(mutex);
        exit(-1);
    }

    //create the shared memory segment with this key
    shmid = shmget(key,SHMSZ,0666);
    if(shmid<0)
    {
        perror("reader:failure in shmget");
        exit(-1);
    }

    //attach this segment to virtual memory
    shm = shmat(shmid,NULL,0);

    //start reading
    s = shm;
    for(s=shm;*s!=NULL;s++)
    {
        sem_wait(mutex);
        putchar(*s);
      sem_post(mutex);
    }

  //once done signal exiting of reader:This can be replaced by another semaphore
    *shm = '*';
    sem_close(mutex);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);
    exit(0);
}

...