如何在C中的分叉进程上使用POSIX信号量？
我想分叉多个进程，然后在它们上使用信号量。 这是我尝试过的：
sem_init(&sem, 1, 1); /* semaphore*, pshared, value */ . . . if(pid != 0){ /* parent process */ wait(NULL); /* wait all child processes */ printf("\nParent: All children have exited.\n"); . . /* cleanup semaphores */ sem_destroy(&sem); exit(0); } else{ /* child process */ sem_wait(&sem); /* P operation */ printf(" Child(%d) is in critical section.\n",i); sleep(1); *p += i%3; /* increment *p by 0, 1 or 2 based on i */ printf(" Child(%d) new value of *p=%d.\n",i,*p); sem_post(&sem); /* V operation */ exit(0); } 输出是：
孩子（0）分叉 孩子（1）分叉 儿童（0）处于关键部分。 儿童（1）处于危急区域。 孩子（2）分叉 儿童（2）处于危急区域。 孩子（3）分叉 儿童（3）处于危急区域。 孩子（4）分叉 儿童（4）处于危急区域。 子（0）* p = 0的新值。 子（1）* p = 1的新值。 子（2）* p = 3的新值。 子（3）* p = 3的新值。 Child（4）* p = 4的新值。 家长：所有孩子都已退出。
这显然意味着信号量不能像预期的那样工作。 你能解释一下我应该如何在分叉进程上使用信号量？
您遇到的问题是对sem_init()函数的误解。 阅读手册页后，您将看到：
pshared参数指示此信号量是在进程的线程之间还是在进程之间共享。
如果你已完成阅读，你会认为pshared的非零值将使信号量进程间信号量。 但是，这是错误的。 您应该继续阅读，并且您将理解您必须在共享内存区域中找到信号量。 为此，可以使用几个函数，如下所示：
如果pshared为非零，则信号量在进程之间共享，并且应位于共享内存的区域中（请参阅shm_open（3），mmap（2）和shmget（2））。 （由于fork（2）创建的子进程inheritance了父进程的内存映射，因此它也可以访问信号量。）任何可以访问共享内存区域的进程都可以使用sem_post（3），sem_wait（3）等对信号量进行操作。 。
我发现这种方法比其他方法更复杂，因此我想鼓励人们使用sem_open()而不是sem_init() 。
您可以在下面看到完整的程序说明以下内容：
- 如何在分叉进程之间分配共享内存和使用共享变量。
- 如何初始化共享内存区域中的信号量，并由多个进程使用。
- 如何分叉多个进程并使父进程等待其所有子进程退出。
#include /* printf() */ #include /* exit(), malloc(), free() */ #include /* key_t, sem_t, pid_t */ #include /* shmat(), IPC_RMID */ #include /* errno, ECHILD */ #include /* sem_open(), sem_destroy(), sem_wait().. */ #include /* O_CREAT, O_EXEC */ int main (int argc, char **argv){ int i; /* loop variables */ key_t shmkey; /* shared memory key */ int shmid; /* shared memory id */ sem_t *sem; /* synch semaphore *//*shared */ pid_t pid; /* fork pid */ int *p; /* shared variable *//*shared */ unsigned int n; /* fork count */ unsigned int value; /* semaphore value */ /* initialize a shared variable in shared memory */ shmkey = ftok ("/dev/null", 5); /* valid directory name and a number */ printf ("shmkey for p = %d\n", shmkey); shmid = shmget (shmkey, sizeof (int), 0644 | IPC_CREAT); if (shmid < 0){ /* shared memory error check */ perror ("shmget\n"); exit (1); } p = (int *) shmat (shmid, NULL, 0); /* attach p to shared memory */ *p = 0; printf ("p=%d is allocated in shared memory.\n\n", *p); /********************************************************/ printf ("How many children do you want to fork?\n"); printf ("Fork count: "); scanf ("%u", &n); printf ("What do you want the semaphore value to be?\n"); printf ("Semaphore value: "); scanf ("%u", &value); /* initialize semaphores for shared processes */ sem = sem_open ("pSem", O_CREAT | O_EXCL, 0644, value); /* name of semaphore is "pSem", semaphore is reached using this name */ printf ("semaphores initialized.\n\n"); /* fork child processes */ for (i = 0; i < n; i++){ pid = fork (); if (pid < 0) { /* check for error */ sem_unlink ("pSem"); sem_close(sem); /* unlink prevents the semaphore existing forever */ /* if a crash occurs during the execution */ printf ("Fork error.\n"); } else if (pid == 0) break; /* child processes */ } /******************************************************/ /****************** PARENT PROCESS ****************/ /******************************************************/ if (pid != 0){ /* wait for all children to exit */ while (pid = waitpid (-1, NULL, 0)){ if (errno == ECHILD) break; } printf ("\nParent: All children have exited.\n"); /* shared memory detach */ shmdt (p); shmctl (shmid, IPC_RMID, 0); /* cleanup semaphores */ sem_unlink ("pSem"); sem_close(sem); /* unlink prevents the semaphore existing forever */ /* if a crash occurs during the execution */ exit (0); } /******************************************************/ /****************** CHILD PROCESS *****************/ /******************************************************/ else{ sem_wait (sem); /* P operation */ printf (" Child(%d) is in critical section.\n", i); sleep (1); *p += i % 3; /* increment *p by 0, 1 or 2 based on i */ printf (" Child(%d) new value of *p=%d.\n", i, *p); sem_post (sem); /* V operation */ exit (0); } }
OUTPUT
./a.out shmkey for p = 84214791 p=0 is allocated in shared memory. How many children do you want to fork? Fork count: 6 What do you want the semaphore value to be? Semaphore value: 2 semaphores initialized. Child(0) is in critical section. Child(1) is in critical section. Child(0) new value of *p=0. Child(1) new value of *p=1. Child(2) is in critical section. Child(3) is in critical section. Child(2) new value of *p=3. Child(3) new value of *p=3. Child(4) is in critical section. Child(5) is in critical section. Child(4) new value of *p=4. Child(5) new value of *p=6. Parent: All children have exited.
检查shmkey是不错的，因为当ftok()失败时，它返回-1。 但是，如果您有多个共享变量，并且如果ftok()函数多次失败，则具有值为-1的shmkey的共享变量将驻留在共享内存的同一区域中，从而导致一个影响另一个的更改。 因此程序执行会变得混乱。 为了避免这种情况，最好检查ftok()返回-1（更好地检查源代码而不是像我一样打印到屏幕，尽管我想在出现碰撞时向您显示关键值） 。
注意声明和初始化信号量的方式。 它与您在问题中所做的不同（ sem_t sem vs sem_t* sem ）。 此外，您应该使用它们，因为它们出现在此示例中。 您无法定义sem_t*并在sem_init()使用它。
Linux最小匿名sem_init + mmap MAP_ANONYMOUS示例
我喜欢这个设置，因为它不像sem_open那样污染任何全局命名空间。
唯一的缺点是MAP_ANONYMOUS不是POSIX，我不知道任何替换： 匿名共享内存？ 例如， shm_open采用全局标识符，就像sem_open一样。
main.c中：
#define _GNU_SOURCE #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc, char **argv) { pid_t pid; typedef struct { sem_t sem; int i; } Semint; Semint *semint; size_t size = sizeof(Semint); semint = (Semint *)mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_ANONYMOUS | MAP_SHARED, 0, 0); assert(semint != MAP_FAILED); /* 1: shared across processes * 0: initial value, wait locked until one post happens (making it > 0) */ sem_init(&semint->sem, 1, 0); semint->i = 0; pid = fork(); assert(pid != -1); if (pid == 0) { sleep(1); semint->i = 1; msync(&semint->sem, size, MS_SYNC); sem_post(&semint->sem); exit(EXIT_SUCCESS); } if (argc == 1) { sem_wait(&semint->sem); } /* Was modified on the other process. */ assert(semint->i == 1); wait(NULL); sem_destroy(&semint->sem); assert(munmap(semint, size) != -1); return EXIT_SUCCESS; }
编译：
gcc -g -std=c99 -Wall -Wextra -o main main.c -lpthread
使用sem_wait运行：
./main
不使用sem_wait运行：
./main 1
如果没有这种同步， assert很可能会失败，因为孩子睡了一整秒：
main: main.c:39: main: Assertion `semint->i == 1' failed.
在Ubuntu 18.04上测试过。 GitHub上游 。