深入浅出Linux内核中的sem-init函数384

在Linux内核编程中，信号量 (semaphore) 是一种重要的同步机制，用于协调多个进程或线程对共享资源的访问，避免竞争条件和数据不一致。而sem_init()函数正是用于初始化信号量的关键函数。本文将深入浅出地讲解sem_init()函数的用法、参数、返回值以及在实际编程中的应用，并结合代码示例进行说明，帮助读者更好地理解和掌握这个重要的内核函数。

sem_init()函数声明在头文件中，其主要作用是初始化一个命名或未命名的信号量。与之相关的还有sem_open()、sem_close()、sem_destroy()等函数，共同构成Linux信号量操作的完整集合。 sem_init()函数尤其适用于在进程内部创建和初始化信号量，而sem_open()则更常用于进程间通信的信号量创建。

函数原型:

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

参数说明:
sem_t *sem: 指向一个sem_t类型的信号量结构体的指针。这个结构体由系统内部管理，用于保存信号量的状态信息，例如计数器值。你需要先声明一个sem_t类型的变量来存储这个信号量。
int pshared: 指定信号量是进程内共享还是进程间共享。

0: 信号量仅在调用进程内共享，即只有调用sem_init()的进程及其创建的线程可以访问该信号量。
1: 信号量在进程间共享，多个进程可以通过sem_open()函数访问同一个命名信号量。

unsigned int value: 信号量的初始值。这个值代表了信号量的计数器，决定了可以同时访问共享资源的进程或线程数量。如果value为0，则信号量初始状态为锁定；如果value大于0，则信号量初始状态为解锁，并且可以允许多个进程或线程同时访问共享资源；如果value小于0，则这是一个错误，会导致函数调用失败。

返回值:

sem_init()函数返回0表示成功初始化信号量，返回-1表示失败，并设置errno以指示错误原因。常见的错误原因包括内存不足或参数无效。

代码示例 (进程内共享):#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
sem_t my_semaphore;
void *thread_function(void *arg) {
printf("Thread trying to acquire semaphore...");
sem_wait(&my_semaphore); //等待信号量
printf("Thread acquired semaphore.");
sleep(2); //模拟资源占用
printf("Thread releasing semaphore...");
sem_post(&my_semaphore); //释放信号量
printf("Thread released semaphore.");
pthread_exit(NULL);
}
int main() {
pthread_t thread;
int result;
result = sem_init(&my_semaphore, 0, 1); //初始化信号量，进程内共享，初始值为1
if (result == -1) {
perror("sem_init failed");
exit(1);
}
result = pthread_create(&thread, NULL, thread_function, NULL);
if (result == -1) {
perror("pthread_create failed");
exit(1);
}
printf("Main thread trying to acquire semaphore...");
sem_wait(&my_semaphore);
printf("Main thread acquired semaphore.");
sleep(1);
printf("Main thread releasing semaphore...");
sem_post(&my_semaphore);
printf("Main thread released semaphore.");
pthread_join(thread, NULL);
sem_destroy(&my_semaphore); //销毁信号量
printf("Semaphore destroyed.");
return 0;
}