c++ linux semaphore信号量的使用
sem_init函数是Posix信号量操作中的函数。sem_init() 初始化一个定位在 sem 的匿名信号量。value 参数指定信号量的初始值。 pshared 参数指明信号量是由进程内线程共享,还是由进程之间共享。如果 pshared 的值为 0,那么信号量将被进程内的线程共享,并且应该放置在这个进程的所有线程都可见的地址上(如全局变量,或者堆上动态分配的变量)。
如果 pshared 是非零值,那么信号量将在进程之间共享,并且应该定位共享内存区域(见 shm_open(3)、mmap(2) 和 shmget(2))。因为通过 fork(2) 创建的孩子继承其父亲的内存映射,因此它也可以见到这个信号量。所有可以访问共享内存区域的进程都可以用 sem_post(3)、sem_wait(3) 等等操作信号量。初始化一个已经初始的信号量其结果未定义。
返回值 :
sem_init() 成功时返回 0;错误时,返回 -1,并把 errno 设置为合适的值。
例子:
一、简介共享内存为在多个进程之间共享和传递数据提供了一种有效的方式。
但它本身并未提供同步机制。
在实际编程中,可以使用
信号量,
传递消息(使用管道或IPC消息),
生成信号,
条件变量,
等方法来提供读写之间的有效的同步机制。
本例程序使用信号量进行同步,
主要是因为它方便,使用广泛,且独立于进程。
本例程序实现了,
生产者进程:
每次读取YUV输入文件的一帧,
然后将其写到共享内存中。
消费者进程:
每次从共享内存中读到一帧,
处理后,
将其写到输出文件。
两个进程间使用信号量来保证同步处理每一帧。
本例程序很好地示范了共享内存和信号量的机制,
对于实际程序的开发很有意义。
二、生产者进程
common.h
用来设置一些测试用的基本参数。
/*
* \File
* common.h
*/
#ifndef __COMMON_H__
#define __COMMON_H__
#define TEST_FILE "coastguard_cif.yuv"
#define OUTPUT_FILE "coastguard_cif_trsd.yuv"
#define FYUV_WIDTH 352
#define FYUV_HEIGHT 288
#endif
共享内存相关的头文件。
shm_com.h
/*
* \File
* shm_com.h
* \Brief
*/
#ifndef __SHM_COM_H__
#define __SHM_COM_H__
#define SHM_SEED 1001
#define MAX_SHM_SIZE 2048*2048*3
typedef struct shared_use_st
{
int end_flag //用来标记进程间的内存共享是否结束: 0, 未结束; 1, 结束
char shm_sp[MAX_SHM_SIZE]//共享内存的空间
}shared_use_st
#endif
信号量的头文件
semaphore.h
/*
* \File
* semaphore.h
* \Brief
* semaphore operation
*/
#ifndef __SEMAPHORE_H__
#define __SEMAPHORE_H__
#define SEM_SEED 1000
union semun
{
int val
struct semid_ds *buf
unsigned short *array
}
int set_semvalue(int sem_id, int value)
void del_semvalue(int sem_id)
int semaphore_p(int sem_id)
int semaphore_v(int sem_id)
#endif
帧处理的头文件
frame.h
/*
* \File
* frame.h
* \Brief
*
*/
#ifndef __FRAME_H__
#define __FRAME_H__
#include "shm_com.h"
#define PIX_VALUE 1
typedef enum
{
YUV420,
YUV422,
YUV444,
RGB
}frame_type_e
typedef struct
{
int frm_w// width
int frm_h// height
frame_type_e frm_type
int frm_size
char *frm_comps
}frame_t, *frame_p
int init_frame(frame_p frame, int width, int height, frame_type_e type)
int free_frame(frame_p frame)
int read_frame_from_file(frame_p frame, FILE* fp)
int write_frame_into_file(FILE* fp, frame_p frame)
int read_frame_from_shm(frame_p frame, shared_use_st* shm)
int write_frame_into_shm(shared_use_st* shm, frame_p frame)
int crop_frame(frame_p frame, int l_offset, int t_offset, int c_w, int c_h)
#endif
生产者进程的基本流程:
打开输入文件并初始化帧
创建并初始化共享内存和信号量
然后每次读取一帧,
用信号量获取共享内存的权限后,
将读取的帧写入共享内存,
再释放共享内存的权限。
当处理完所有的帧后,
设置结束标志,
并释放相关的资源。
producer.c
/*
* \File
* producer.c
* \Brief
* Test shared-memory and message-queue
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include "common.h"
#include "semaphore.h"
#include "shm_com.h"
#include "frame.h"
int main(char argc, char* argv[])
{
FILE* fp_in = NULL
frame_t frame
int frame_cnt = 0
int sem_id// semaphore id
int shm_id// shared-memory id
void* shared_memory = (void*)0
shared_use_st* shared_stuff
/* Open input file */
if ((fp_in = fopen(TEST_FILE, "rb")) <0 )
{
printf("Open input file failed: %s\n", TEST_FILE)
exit(EXIT_FAILURE)
}
/* Init frame */
init_frame(&frame, FYUV_WIDTH, FYUV_HEIGHT, YUV420)
printf("FRAME: w = %d, h = %d\n", frame.frm_w, frame.frm_h)
/* Create and init semaphore */
sem_id = semget((key_t)SEM_SEED, 1, 0666 | IPC_CREAT)
if (sem_id == -1)
{
fprintf(stderr, "semget failed.\n")
exit(EXIT_FAILURE)
}
/* Init shared-memory */
shm_id = shmget((key_t)SHM_SEED, sizeof(struct shared_use_st), 0666 | IPC_CREAT)
if (shm_id == -1)
{
fprintf(stderr, "shmget failed.\n")
exit(EXIT_FAILURE)
}
shared_memory = shmat(shm_id, (void*)0, 0)
if (shared_memory == (void*)-1)
{
fprintf(stderr, "shmat failed.\n")
exit(EXIT_FAILURE)
}
shared_stuff = (struct shared_use_st*)shared_memory
shared_stuff->end_flag = 0
printf("FRAME_CNT: %d\n", frame_cnt)
set_semvalue(sem_id, 1)
while (read_frame_from_file(&frame, fp_in) == 0)
{
semaphore_p(sem_id)
/* Write it into shared memory */
write_frame_into_shm(shared_stuff, &frame)
shared_stuff->end_flag = 0
semaphore_v(sem_id)
frame_cnt++
printf("FRAME_CNT: %d\n", frame_cnt)
}
semaphore_p(sem_id)
shared_stuff->end_flag = 1
semaphore_v(sem_id)
/* over */
printf("\nProducer over!\n")
fclose(fp_in)
free_frame(&frame)
del_semvalue(sem_id)
if (shmdt(shared_memory) == -1)
{
fprintf(stderr, "shmdt failed.\n")
exit(EXIT_FAILURE)
}
exit(EXIT_SUCCESS)
}
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