Читаем Основы программирования в Linux полностью

Вывод двух разных символов будет обозначать вход в критическую секцию и выход из нее. Программа, запущенная с параметром, выводит X при входе в критическую секцию и выходе из нее. Другие экземпляры запущенной программы будут выводить символ О при входе в свои критические секции и выходе из них. Поскольку в любой заданный момент времени только один процесс способен войти в свою критическую секцию, все символы X и O должны появляться парами.

Упражнение 14.1. Семафоры

1. После системных директив #include вы включаете файл semun.h. Он определяет объединение типа semun в соответствии со стандартом X/Open, если оно уже не описано в системном файле sys/sem.h. Далее следуют прототипы функций и глобальная переменная, расположенные перед входом в функцию main. В ней создается семафор с помощью вызова semget, который возвращает ID семафора. Если программа вызывается первый раз (т.е. вызывается с параметром и argc > 1), выполняется вызов set_semvalue для инициализации семафора и переменной op_char присваивается значение O.

#include

#include

#include

#include

#include "semun.h"

static int set_semvalue(void);

static void del_semvalue(void);

static int semaphore_p(void);

static int semaphore_v(void);

static int sem_id;

int main(int argc, char *argv[]) {

 int i;

 int pause_time;

 char op_char = 'О';

 srand((unsigned int)getpid());

 sem_id = semget((key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT);

 if (argc >1) {

  if (!set_semvalue()) {

   fprintf(stderr, "Failed to initialize semaphore\n");

   exit(EXIT_FAILURE);

  }

  op_char = 'X';

  sleep(2);

 }

2. Далее следует цикл, в котором 10 раз выполняется вход в критическую секцию и выход из нее. Вы сначала выполняете вызов функции semaphore_p, которая заставляет семафор ждать, когда эта программа будет готова войти в критическую секцию.

 for (i = 0; i < 10; i++) {

  if (!semaphore_p()) exit(EXIT_FAILURE);

  printf("%c", op_char);

  fflush(stdout);

  pause_time = rand() % 3;

  sleep(pause_time);

  printf("%c", op_char);

  fflush(stdout);

3. После критической секции вы вызываете функцию semaphore_v, которая освобождает семафор перед повторным проходом цикла for после ожидания в течение случайного промежутка времени. После цикла выполняется вызов функции del_semvalue для очистки кода.

  if (!semaphore_v()) exit(EXIT_FAILURE);

  pause_time = rand() % 2;

  sleep(pause_time);

 }

 printf("\n%d - finished\n", getpid());

 if (argc > 1) {

  sleep(10);

  del_semvalue();

 }

 exit(EXIT_SUCCESS);

}

4. Функция set_semvalue инициализирует семафор с помощью команды SETVAL в вызове semctl. Это следует сделать перед использованием семафора.

static int set_semvalue(void) {

 union semun sem_union;

 sem_union.val = 1;

 if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1) return(0);

 return(1);

}

5. У функции del_semvalue почти та же форма за исключением того, что в вызове semctl применяется команда IPC_RMID для удаления ID семафора.

static void del_semvalue(void) {

 union semun sem_union;

 if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) == -1)

  fprintf(stderr, "Failed to delete semaphore\n");

}

6. Функция semaphore_p изменяет счетчик семафора на -1. Это операция ожидания или приостановки процесса.

static int semaphore_p(void) {

 struct sembuf sem_b;

 sem_b.sem_num = 0;

 sem_b.sem_op = -1; /* P() */

 sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;

 if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) {

  fprintf(stderr, "semaphore_p failed\n");

  return(0);

 }

 return(1);

}

7. Функция semaphore_v аналогична за исключением задания элемента sem_op структуры sembuf, равного 1. Это операция "освобождения", в результате которой семафор снова становится доступен.

static int semaphore_v(void) {

 struct sembuf sem_b;