C++ Linux多进程同步-命名信号量

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匿名信号量一般是作为全局变量存在,用于线程通信,如果要实现进程通信需要定义命名变量.

进程同步

进程之间也可以使用信号量同步,信号量一般有两种库实现:POSIX信号量和C++20(<semaphore.h>) 以及 SystemV信号量(<sys/sem.h>传统的进程间同步机制)

标准库

<semaphore.h>

<semaphore.h>提供两种信号:POSIX和C++20

POSIX信号量更底层,支持进程和线程同步.而counting_semaphore本身只能支持线程同步,而且仅C++20适用

POSIX信号量

POSIX信号量是C标准库中的,兼容性更高

cpp 复制代码

sem_t 本身就是一个信号量类型
sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value): 初始化一个信号量。 pshared指明共享范围,不直接表示进程信号量,而
sem_wait(sem_t *sem): 等待信号量。
sem_post(sem_t *sem): 释放信号量。
sem_destroy(sem_t *sem): 销毁信号量。
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value); 创建命名信号量,命名信号量能够实现进程同步      value初始值 mode权限 oflag为标志,O_CREAT(打开,不存在则创建)和O_EXCL(存在则报错)
    return SEM_FAILED失败 或 信号量指针
int sem_unlink(const char *name); 删除命名信号量

counting_semaphore信号量

c++20提供的counting_semaphore, binary_semaphore新的封装(binary_semaphore不如使用mutex实现或者使用counting_semaphore实现二值)

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counting_semaphore(ptrdiff_t desired) :构造函数,传入初始信号值.
ptrdiff_t是两个指针差值范围,4或8字节(机器字长) 范围大于等于int,一般可以用int代替
void acquire() 占用
void release() 阻塞
bool try_acquire() 不阻塞占用,true 占用成功,false 占用失败
bool try_acquire_for(const std::chrono::duration<Rep, Period>& rel_time ) true 表示占用,false 为超出阻塞时间 这个感觉用处不大,过度封装了,实在需要可以自己实现  
ptrdiff_t max 计数上限

使用命名POSIX信号量实现父进程等待子进程输出

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
using namespace std;

void child_process(sem_t* nsem){
    cout<<"child print"<<endl;
    sem_post(nsem);
}

int main()
{
    
    sem_t* nsem=sem_open("name_sem",O_CREAT,0666,0);
    if (nsem == SEM_FAILED) {
        perror("sem_open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    pid_t cpid=fork();
    if(cpid==-1){
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }else if(cpid>0){
        sem_wait(nsem);
        cout<<"parent print"<<"\n";
    }else{
        sleep(0.005);
        child_process(nsem);
    }
    sem_destroy(nsem);
    sem_unlink("name_sem");
    return 0;
}

因此使用命名信号量就能实现所有进程之间的同步.只需要每个进程都打开该命名信号量即可

<sys/sem.h>

这个信号量库提供semget,semop,semctl等操作,比较繁琐,了解即可