★IPC方法包括管道（PIPE）、訊息佇列（Message_Queue）、訊號量（semaphore）、共用記憶體

（ShareMemory）以及套接字（Socket）。程序間通訊主要包括了管道、系統IPC（包括了訊息佇列、訊號以

及共享儲存）、套接字（SOCKET）。此文將探討訊號量機制的相關內容。

★訊號量：

訊號量不以傳輸資料為目的，其本質是一種資料操作鎖，本身不具有資料交換的功能，而是通過控制其他的通訊

資源（例如檔案、外設等）來實現程序間通訊，只是一種外部資源的標誌。訊號量在此過程中負責資料操作的互斥，

同步等功能。其建立和初始化的過程不能保證均是基於原子層面的操作。

在此之前，須引出同步和互斥的有關概念。

     多程序環境下，若一個程序已進入臨界區訪問臨界資源時，其他程序不得進入臨界區。該程序獨自享有臨界區全

部臨界資源，對於其他程序具有強烈的排斥性。這種只允許一個執行流訪問臨界資源的情形稱為互斥。

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    在多執行流訪問臨界資源時，對某一執行流頻繁訪問臨界資源而長時間享有獨佔性時，對於較之不頻繁訪問臨

界資源的執行流來說要等待的時間過久，所以互斥雖能保證各程序進入臨界區訪問臨界資源時的資料正確性，但卻並

非最高效的方法。所以在互斥基礎上，訪問臨界區的臨界資源時各程序產生一定的訪問順序，這種順序性稱為同步。

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⑴表示過程：當請求一個使用訊號量來表示的資源時，程序需要先讀取訊號量的值來判斷資源是否可用。大於0，資

源可以請求，等於0，無資源可用，程序會進入睡眠狀態直至資源可用。

⑵工作原理：由於訊號量只能進行兩種操作等待和傳送訊號，即P(sv)和V(sv)。P(sv)：如果sv的值大於

零，就將其減一；如果它的值為零，就掛起該程序的執V(sv)：如果有其他程序因等待sv而被掛起，就讓它恢復運

行，如果沒有程序因等待sv而掛起，就將其加1。

★linux為訊號量機制提供了許多關於訊號量操作的函式，這些函式用來對成組的訊號量進行操作，其宣告在標頭檔案

<sys/sem.h>中。

注：從上圖可以看出，在sem_structure中也有關於struct_ipc_perm的結構體成員（紅框部分），這說明訊號量同

樣是IPC下的程序間通訊方式之一。 注：雖說訊號量的本質不具有資料交換的功能，但是其在程序間通訊中負責資料

操作的互斥及同步的功能，從這一點上來看，訊號量也是程序間通訊的一種方式，只是它不像管道，訊息佇列、共享

記憶體那樣嚴格。

★在這眾多的關於訊號量的操作函式中，semctl是比較特殊且尤為重要的函式。

▲semctl()在semid標識的訊號量集上，或者該集合的第semnum個訊號量上執行cmd指定的控制命令(訊號量集合

索引起始於零)。根據cmd不同，這個函式有三個或四個參數。當有四個引數時，第四個引數的型別是union。見下

圖（紅線部分）：

★通過訊號量機制的設定讓終端的父子程序分別輸出A和B字元時交叉顯示。

程式碼：

①comm.h：宣告所涉及的函式的介面。

注：可以看到，該檔案中不僅定義了semctl函式中的聯合體（貼上過來的），並且還定義了訊號量的建立，獲取，清

除，初始化及重置，以及P和V操作的介面函式。

②comm.c：對.h檔案中宣告的函式介面的具體實現。

③test_sem.c：主函式---------->測試用例                     

④Makefile：程式的自動化編譯

注：主函式中用到了usleep控制等待毫秒數量級，sleep輸出長串字元太慢，因為要短時看到父子程序輸出的字元是

否是按規律先後輸出（有無交叉），所以通過usleep縮短時間，其值是隨便給的，並無規定。

執行結果：