C小程序 - 信号量

server.c

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/sem.h>
#include <time.h>

#define TIME_SEM_KEY 500
union semun { int val ; struct semid_ds *buf ; ushort *array; };
int     semset_id;                      /* global for cleanup() */

main()
{
        union semun initval;
        struct sembuf actions;  /* action set           */
        int i ;
        semset_id = semget( TIME_SEM_KEY, 1, (0666|IPC_CREAT|IPC_EXCL) );
                                  //1表示创建一个信号量
                                  //IPC_CREAT   如果共享内存不存在，则创建一个共享内存，否则打开操作。                                  //IPC_EXCL只有在共享内存不存在的时候，新的共享内存才建立，否则就产生错误。
        initval.val = 1;
        semctl(semset_id, 0, SETVAL, initval); //0表示信号量集合里面的特定信号量的号码，从0开始
                                               //SETVAL 表示给信号量设置初始值，即initval.val

        printf("server begin\n");
        printf("server sem num = %d\n",semctl(semset_id, 0, GETVAL, 0));
        actions.sem_num = 0;
        actions.sem_flg = SEM_UNDO; //使用SEM_UNDO的作用是，-1后加锁，如果程序意外退出，系统则会恢复此信号量                                    //，否则其他进程将一直阻塞在这个被锁的信号量这里。
        actions.sem_op  = -1 ;
        semop( semset_id, &actions, 1); //-1操作后，信号量变为0
        printf("server sem num = %d\n",semctl(semset_id, 0, GETVAL, 0));
        for(i=0; i < 5; i++)        {            printf("server sleep %d\n", i);
            printf("server sem num = %d\n",semctl(semset_id, 0, GETVAL, 0));            sleep(i);                            //这时候启动client进程，client进程获得不到信号量，被阻塞        }        actions.sem_num = 0;                actions.sem_flg = SEM_UNDO;            actions.sem_op  = +1 ;            semop( semset_id, &actions, 1);
        sleep(2);                                //这时候client进程才获得了信号量        printf("server sem num = %d\n",semctl(semset_id, 0, GETVAL, 0));            semctl(semset_id, 0, IPC_RMID, initval);}

client.c

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/sem.h>
#include <time.h>

#define TIME_SEM_KEY 500
union semun { int val ; struct semid_ds *buf ; ushort *array; };
int    seg_id, semset_id;            /* global for cleanup()    */

main()
{
    pthread_t t1, t2;
    union semun initval;
    struct sembuf actions;    /* action set        */

    semset_id = semget( TIME_SEM_KEY, 1, 0 );

    actions.sem_num = 0;        /* sem[0] is n_readers    */
    actions.sem_flg = SEM_UNDO;    /* auto cleanup        */
    actions.sem_op  = -1 ;    /* wait til no readers    */
    printf("client begin\n");
    semop( semset_id, &actions, 1); //此时信号量已经为0，所以-1操作会被阻塞
    actions.sem_num = 0;        /* sem[0] is n_readers    */
    actions.sem_flg = SEM_UNDO;    /* auto cleanup        */
    actions.sem_op  = +1 ;    /* wait til no readers    */
    semop( semset_id, &actions, 1);
    printf("client over\n");
}

运行结果：
./server
server begin
server sem num = 1
server sem num = 0
server sleep 0
server sem num = 0
server sleep 1
server sem num = 0
server sleep 2
server sem num = 0
server sleep 3
server sem num = 0
server sleep 4
server sem num = 0
server sem num = 1

./client
client begin
client over

comments：
server进程运行后，输出此时信号量是1， -1操作后锁住信号量，输出信号量是0，然后进入睡眠
client进程运行后，输出"client begin“后，-1操作被阻塞在那里，因为此时信号量已经为0，等待server醒来
server醒来后，+1操作释放信号量，将信号量值变为1， 进入睡眠
client进程获得可用信号量，-1操作锁住信号量，+1操作释放信号量，运行结束，输出client over
server醒来后，输出此时信号量是1，并结束

一些信号量的理论知识：
P1和P2是分别将数据送入缓冲B和从缓冲B读出数据的两个进程， 为了防止这两个进程并发时产生错误，狄克斯特拉设计了一种同步机制叫“PV操作”，P操作和V操作是执行时不被打断的两个操作系统原 语。
1. 执行P操作P（S）信号量S值减1，若结果不为负则P（S）执行完毕，否则执行P操作的进程暂停等待释放。
2. 执行V操作V（S）时，S的值加1， 若结果不大于0则释放一个因执行P（S）而等待的进程。

对P1和P2可定义两个信号量S1和S2，初值分别为1和0。
1. 进程P1在向缓冲B送入数据前执行P 操作P（S1），在送入数据后执行V操作V（S2）。
2. 进程P2在从缓冲B读取数据前先执行P操作P（S2），在读出数据后执行V操作V（S1）。
3. 当P1往 缓冲B送入一数据后信号量S1之值变为0，在该数据读出后S1之值才又变为1，因此在前一数未读出前后一数不会送入，从而保证了P1和P2之间的同步。

一般来说，信号量S>=0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有 可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S<0，表示有某些 进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。

有个问题是server的进程在循环的时候，这时候client进程已经运行并由于尝试对信号量做-1操作而导致信号量<0，从而client被阻塞，那么这时候为啥从server里获得的当前的信号量的值还是0呢？为啥不是-1呢？