Linux信号量（2）-POSIX 信号量上一章

上一章，讲述了SYSTEM V信号量，主要运行于进程之间，本章主要介绍POSIX信号量：有名信号量、无名信号量。
文章插图
POSIX信号量POSIX信号量进程是3种 IPC(Inter-Process Communication) 机制之一， 3种 IPC 机制源于 POSIX.1 的实时扩展。 Single UNIX Specification 将3种机制（消息队列，信号量和共享存储）置于可选部分中。在 SUSv4 之前， POSIX 信号量接口已经被包含在信号量选项中。在 SUSv4 中，这些接口被移至了基本规范，而消息队列和共享存储接口依然是可选的。
POSIX 信号量接口意在解决 XSI 信号量接口的几个缺陷。

相比于 XSI 接口， POSIX 信号量接口考虑了更高性能的实现。
POSIX 信号量使用更简单：没有信号量集，在熟悉的文件系统操作后一些接口被模式化了。尽管没有要求一定要在文件系统中实现，但是一些系统的确是这么实现的。
POSIX 信号量在删除时表现更完美。回忆一下，当一个 XSI 信号量被删除时，使用这个信号量标识符的操作会失败，并将 errno 设置成 EIDRM 。使用 POSIX 信号量时，操作能继续正常工作直到该信号量的最后一次引用被释放。

分类POSIX信号量是一个sem_t类型的变量，但POSIX有两种信号量的实现机制：无名信号量和命名信号量。无名信号量只可以在共享内存的情况下，比如实现进程中各个线程之间的互斥和同步，因此无名信号量也被称作基于内存的信号量；命名信号量通常用于不共享内存的情况下，比如进程间通信。
同时，在创建信号量时，根据信号量取值的不同， POSIX信号量还可以分为：

二值信号量：信号量的值只有0和1 ，这和互斥量很类似，若资源被锁住，信号量的值为0 ，若资源可用，则信号量的值为1；
计数信号量：信号量的值在0到一个大于1的限制值之间，该计数表示可用的资源的个数。

区别有名信号量和无名信号量的差异在于创建和销毁的形式上，但是其他工作一样。
无名信号量只能存在于内存中，要求使用信号量的进程必须能访问信号量所在的这一块内存，所以无名信号量只能应用在同一进程内的线程之间（共享进程的内存），或者不同进程中已经映射相同内存内容到它们的地址空间中的线程（即信号量所在内存被通信的进程共享）。意思是说无名信号量只能通过共享内存访问。
相反，有名信号量可以通过名字访问，因此可以被任何知道它们名字的进程中的线程使用。
单个进程中使用 POSIX 信号量时，无名信号量更简单。多个进程间使用 POSIX 信号量时，有名信号量更简单。
联系无论是有名信号量还是无名信号量，都可以通过以下函数进行信号量值操作。
wait（P）wait 为信号量值减一操作，总共有三个函数，函数原型如下：

#include int sem_wait(sem_t *sem);int sem_trywait(sem_t *sem);int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);Link with -pthread.这一句表示 gcc 编译时 ， 要加 -pthread.返回值：若成功 ， 返回 0 ；若出错 ， 返回-1

sem_wait的作用是，若 sem 小于 0，则线程阻塞于信号量 sem，直到 sem 大于 0 ；否则信号量值减1 。
sem_trywait作用与sem_wait相同，只是此函数不阻塞线程，如果 sem 小于 0 ，直接返回一个错误（错误设置为 EAGAIN ）。
sem_timedwait作用也与sem_wait相同，第二个参数表示阻塞时间，如果 sem 小于 0，则会阻塞，参数指定阻塞时间长度。 abs_timeout 指向一个结构体，这个结构体由从 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC) 开始的秒数和纳秒数构成。

结构体定义如下：
struct timespec {time_t tv_sec;/* Seconds */longtv_nsec;/* Nanoseconds [0 .. 999999999] */}; 如果指定的阻塞时间到了，但是 sem 仍然小于 0，则会返回一个错误（错误设置为 ETIMEDOUT ）。
post（V）post 为信号量值加一操作，函数原型如下：
#include int sem_post(sem_t *sem);Link with -pthread.返回值：若成功，返回 0 ；若出错，返回-1无名信号量接口函数信号量的函数都以sem_开头，线程中使用的基本信号函数有4个，他们都声明在头文件semaphore.h中，该头文件定义了用于信号量操作的sem_t类型：
sem_init
该函数用于创建信号量，原型如下：
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);功能：该函数初始化由sem指向的信号对象，设置它的共享选项，并给它一个初始的整数值。 pshared控制信号量的类型，如果其值为0 ，就表示信号量是当前进程的局部信号量，否则信号量就可以在多个进程间共享， value为sem的初始值。返回值：该函数调用成功返回0 ，失败返回-1 。