共享内存及信号量的几个函数介绍

1.msgrcv()
功能:从消息队列中取得指定类型的消息.
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgrcv(msqid,msgp,msgsz,msgtyp,msgflg)
int msqid;
void *msgp;
int msgsz;
long msgtyp;
int msgflg;
说明:本系统调用从由msqid指定的消息队列中读取一个由msgtyp指定
类型的消息到由msgp指向的缓冲区中,同样的,该缓冲区的结构如

前所述,包括消息类型和消息正文.msgsz为可接收的消息正文的
字节数.若接收到的消息正文的长度大于msgsz,则会被截短到
msgsz字节为止(当消息标志msgflg&MSG_NOERROR为真时),截掉的

部份将被丢失,而且不通知消息发送进程.
msgtyp指定消息类型:
. 为0则接收消息队列中第一个消息.
. 大于0则接收消息队列中第一个类型为msgtyp的消息.
. 小于0则接收消息队列中第一个类型值不小于msgtyp绝对值且
类型值又最小的消息.
msgflg指定操作行为:
. 若(msgflg&IPC_NOWAIT)是真的,调用进程会立即返回,若没有
接收到消息则返回值为-1,errno设置为ENOMSG.
. 若(msgflg&IPC_NOWAIT)不是真的,则调用进程会被挂起直到下

面情况之一发生:
* 队列中的消息的类型是有效的.
* 消息队列标志被系统删除.系统调用返回-1.
* 调用进程接收到一个未被忽略的中断信号,调用进程继续
执行或被终止.
调用成功后,对应指定的消息队列的相关结构做如下动作:
. 消息数(msg_qnum)减1.
. 消息队列最近接收进程号(msg_lrpid)改为调用进程号.
. 消息队列接收时间(msg_rtime)改为当前系统时间.
以上信息可用命令ipcs -a看到.
返回值:调用成功则返回值等于接收到实际消息正文的字节数.
不成功则返回-1.

2.msgctl()
功能:消息控制操作
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgctl(msqid,cmd,buf)
int msqid,cmd;
struct msqid_ds *buf;
说明:本系统调用提供一系列消息控制操作,操作动作由cmd定义,以下
cmd定义值表明了各操作动作的定义.
. IPC_STAT:将msqid相关的数据结构中各个元素的当前值放入由

buf指向的结构中.
. IPC_SET:将msqid相关的数据结构中的下列元素设置为由buf指

向的结构中的对应值.
msg_perm.uid
msg_perm.gid
msg_perm.mode
msg_qbytes
本命令只能由有效UID等于msg_perm.cuid或msg_perm.uid的

进程或有效UID有合适权限的进程操作.只有具有合适权限的

用户才能增加msg_qbytes的值.
. IPC_RMID:删除由msqid指示的消息队列.将它从系统中删除并
破坏相关的数据结构.
本命令只能由有效UID等于msg_perm.cuid或msg_perm.uid的

进程或有效UID有合适权限的进程操作.
返回值:调用成功则返回值为0,否则为-1.
3.msgget()
功能:取得一个消息队列.
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgget(key,msgflg)
key_t key;
int msgflg;
说明:本系统调用返回与参数key相关的消息队列的标识符.
若以下事实成立,则与消息队列相关的标识符和数据结构将被创
建出来:
. 若参数key等于IPC_PRIVATE.
. 若参数key没有一个已存在的消息队列标识符与之相关,同时值

(msgflg&IPC_CREAT)为真.
创建消息队列时,与新的消息队列标识符相关的数据结构将被初
始化为如下:
. msg_perm.cuid和msg_perm.uid设置为调用进程的有效UID.
. msg_perm.cgid和msg_perm.gid设置为调用进程的有效GID.
. msg_perm.mode访问权限比特位设置为msgflg访问权限比特位.

. msg_qnum,msg_lspid,msg_lrpid,msg_stime,msg_rtime设置为0
.
. msg_ctime设置为当前系统时间.
. msg_qbytes设置为系统允许的最大值.
返回值:调用成功则返回一非0值,称为消息队列标识符;否则返回值为-1
.
例子:本例将包括上述所有消息队列操作的系统调用:
#define RKEY 0x9001L /*读消息队列的KEY值*/
#define WKEY 0x9002L /*写消息队列的KEY值*/
#define MSGFLG 0666 /*消息队列访问权限*/
#define IPC_WAIT 0 /*等待方式在include文件中未定义*/

int rmsqid; /*读消息队列标识符*/
int wmsqid; /*写消息队列标识符*/
struct msgbuf {
long mtype;
char mtext[200];
} buf;
/*若读消息队列已存在就取得标识符,否则则创建并取得标识符*/

if ((rmsqid=msgget(RKEY,MSGFLG|IPC_CREAT))<0) {
printf("get read message queue failed\n");
exit(1);
}
/*若写消息队列已存在则失败,若不存在则创建并取得标识符*/
if ((wmsqid=msgget(WKEY,
MSGFLG|IPC_CREAT|IPC_TRUNC))<0) {
printf("get write message queue failed\n");
exit(2);
}
/*接收所有类型的消息*/
if (msgrcv(rmsqid,&buf,sizeof(struct msgbuf)-sizeof(long)
,
0L,IPC_WAIT)>0)
printf("get %ld type message from queue:%s\n",

buf.mtype,buf.mtext);
else {
printf("get message failed\n");
exit(3);
}
buf.mtype=3L
if (msgsnd(wmsqid,&buf,sizeof(struct msgbuf)-sizeof(long)
,
IPC_NOWAIT)>0)
printf("send message OK\n");
else {
printf("send message failed\n");
exit(4);
}
msgctl(wmsqid,IPC_RMID,(struct msqid *)NULL);

4.shmat()
功能:联接共享内存的操作.
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
void *shmat(shmid,shmaddr,shmflg)
int shmid;
void *shmaddr;
int shmid;
说明:将由shmid指示的共享内存联接到调用进程的数据段中.被联接的

段放在地址,该地址由以下准则指定:
. 若shmaddr等于(void *)0,则段联接到由系统选择的第一个可
用的地址上.
. 若shmaddr不等于(void *)0同时(shmflg&SHM_RND)值为真,则
段联接到由(shmaddr-(shmaddr%SHMLBA))给出的地址上.
. 若shmaddr不等于(void *)0同时(shmflg&SHM_RND)值为假,则
段联接到由shmaddr指定的地址上.
若(shmflg&sSHM_RDONLY)为真并且调用进程有读允许,则被联接
的段为只读;否则,若值不为真且调用进程有读写权限,则被联接
的段为可读写的.
返回值:若调用成功则返回被联接的共享内存段在数据段上的启始地址.

否则返回值为-1.

5.shmdt()
功能:断开共享内存联接的操作.
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
void *shmdt(shmaddr)
void *shmaddr;
说明:本系统调用将由shmaddr指定的共享内存段从调用进程的数据段
脱离出去.
返回值:若调用成功则返回值为0,否则返回值为-1.
6.shmget()
功能:取得共享内存段
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key,size,shmflg)
key_t key;
int size,shmflg;
说明:本系统调用返回key相关的共享内存标识符.
共享内存标识符和相关数据结构及至少size字节的共享内存段能

正常创建,要求以下事实成立:
. 参数key等于IPC_PRIVATE.
. 参数key没有相关的共享内存标识符,同时(shmflg&IPC_CREAT)

值为真.
共享内存创建时,新生成的共享内存标识相关的数据结构被初始
化如下:
. shm_perm.cuid和shm_perm.uid设置为调用进程的有效UID.
. shm_perm.cgid和shm_perm.gid设置为调用进程的有效GID.
. shm_perm.mode访问权限比特位设置为shmflg访问权限比特位.

. shm_lpid,shm_nattch,shm_atime,shm_dtime设置为0.
. shm_ctime设置为当前系统时间.
. shm_segsz设置为0.
返回值:若调用成功则返回一个非0值,称为共享内存标识符,否则返回
值为-1.

7.shmctl()
功能:共享内存控制操作.
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmctl(shmid,cmd,buf)
int shmid,cmd;
struct shmid_ds *buf;
说明:本系统调用提供一系列共享内存控制操作.操作行为由cmd指定.
以下为cmd的有效值:
. IPC_STAT:将shmid相关的数据结构中各个元素的当前值放入由

buf指向的结构中.
. IPC_SET:将shmid相关的数据结构中的下列元素设置为由buf指

向的结构中的对应值.
shm_perm.uid
shm_perm.gid
shm_perm.mode
本命令只能由有效UID等于shm_perm.cuid或shm_perm.uid的

进程或有效UID有合适权限的进程操作.
. IPC_RMID:删除由shmid指示的共享内存.将它从系统中删除并
破坏相关的数据结构.
本命令只能由有效UID等于shm_perm.cuid或shm_perm.uid的

进程或有效UID有合适权限的进程操作.
返回值:若调用成功则返回0,否则返回-1.
例子:本例包括上述所有共享内存操作系统调用:
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#define SHMKEY 74
#define K 1024
int shmid;
cleanup()
{
shmctl(shmid,IPC_RMID,0);
exit(0);
}
main()
{
int *pint;
char *addr1,*addr2;
extern char *shmat();
extern cleanup();
for (i=0;i<20;i++)
signal(i,cleanup);
shmid=shmget(SHMKEY,128*K,0777|IPC_CREAT);
addr1=shmat(shmid,0,0);
addr2=shmat(shmid,0,0);
printf("addr1 0x%x addr2 0x%x\n",addr1,addr2);
pint=(int*)addr1;
for (i=0;i<256;i++)
*pint++=i;
pint=(int*)addr1;
*pint=256;
pint=(int*)addr2;
for (i=0;i<256;i++)
printf("index %d\tvalue%d\n",i,*pint++);
shmdt(addr1);
shmdt(addr2);
pause();
}
8.semctl()
功能:信号量控制操作.
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
int semctl(semid,memnum,cmd,arg)
int semid,semnum,cmd;
union semun {
int val;
struct semid_ds *buf;
ushort *array;
}arg;
说明:本系统调用提供了一个信号量控制操作,操作行为由cmd定义,这
些命令是对由semid和semnum指定的信号量做操作的.每个命令都

要求有相应的权限级别:
. GETVAL:返回semval的值,要求有读权限.
. SETVAL:设置semval的值到arg.val上.此命令成功执行后,
semadj的值对应的所有进程的信号量全部被清除,要求有修

改权限.
. GETPID:返回sempid的值,要求有读权限.
. GETNCNT:返回semncnt的值,要求有读权限.
. GETZCNT:返回semzcnt的值,要求有读权限.
以下命令在一组信号量中的各个semval上操作:
. GETALL:返回每个semval的值,同时将各个值放入由arg.array
指向的数组中.当此命令成功执行后,semadj的值对应的所有

进程的信号量全部被清除,要求有修改权限.
. SETALL:根据由arg.array指向的数组设置各个semval值.当此
命令成功执行后,semadj的值对应的所有进程的信号量全部
被清除,要求有修改权限.
以下命令在任何情况下都是有效的:
. IPC_STAT:将与semid相关的数据结构的各个成员的值放入由
arg.buf指向的结构中.要求有读权限.
. IPC_SET:设置semid相关数据结构的如下成员,设置数据从
arg.buf指向的结构中读取:
sem_perm.uid
sem_perm.gid
sem_perm.mode
本命令只能由有效UID等于sem_perm.cuid或sem_perm.uid的

进程或有效UID有合适权限的进程操作.
. IPC_RMID:删除由semid指定的信号量标识符和相关的一组信号

量及数据结构.本命令只能由有效UID等于sem_perm.cuid或
sem_perm.uid的进程或有效UID有合适权限的进程操作.
返回值:若调用成功,则根据cmd返回以下值:
GETVAL:semval的值.
GETPID:sempid的值.
GETNCNT:semncnt的值.
GETZCNT:semzcnt的值.
其他:0.
若调用失败则返回-1.
9.semget()
功能:取得一组信号量.
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
int semget(key,nsems,semflg)
key_t key;
int nsems,semflg;
说明:返回和key相关的信号量标识符.
若以下事实成立,则与信号量标识符,与之相关的semid_ds数据结

构及一组nsems信号量将被创建:
. key等于IPC_PRIVATE.
. 系统内还没有与key相关的信号量,同时(semflg&IPC_CREAT)

为真.
创建时新的信号量相关的semid_ds数据结构被初始化如下:
. 在操作权限结构,sem_perm.cuid和sem_perm.uid设置等于调用

进程的有效UID.
. 在操作权限结构,sem_perm.cgid和sem_perm.gid设置等于调用

进程的有效GID.
. 访问权限比特位sem_perm.mode设置等于semflg的访问权限比
特位.
. sem_otime设置等于0,sem_ctime设置等于当前系统时间.
返回值:若调用成功,则返回一非0值,称为信号量标识符;否则返回-1.

10.semop()
功能:信号量操作.
语法:#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
int semop(semid,sops,nsops)
int semid;
struct sembuf *sops;
unsigned nsops;
说明:本系统调用用于执行用户定义的在一组信号量上操作的行为集合.

该组信号量与semid相关.
参数sops为一个用户定义的信号量操作结构数组指针.
参数nsops为该数组的元素个数.
数组的每个元素结构包括如下成员:
sem_num; /* 信号量数 */
sem_op; /* 信号量操作 */
sem_flg; /* 操作标志 */
由本系统调用定义的每个信号量操作是针对由semid和sem_num指

定的信号量的.变量sem_op指定三种信号量操作的一种:
. 若sem_op为一负数并且调用进程具有修改权限,则下列情况之
一将会发生:
* 若semval不小于sem_op的绝对值,则sem_op的绝对值被减去
semval的值.若(semflg&SEM_UNDO)为真则sem_op的绝对值加

上调用进程指定的信号量的semadj值.
* 若semval小于sem_op的绝对值同时(semflg&IPC_NOWAIT)为
真,则本调用立即返回.
* 若semval小于sem_op的绝对值同时(semflg&IPC_NOWAIT)为
假,则本系统调用将增加指定信号量相关的semncnt值(加一),

将调用进程挂起直到下列条件之一被满足:
(1).semval值变成不小于sem_op的绝对值.当这种情况发
生时,指定的信号量相关的semncnt减一,若
(semflg&SEM_UNDO)为真则sem_op的绝对值加上调用
进程指定信号量的semadj值.
(2).调用进程等待的semid已被系统删除.
(3).调用进程捕俘到信号,此时,指定信号量的semncnt值
减一,调用进程执行中断服务程序.
. 若sem_op为一正值,同时调用进程具有修改权限,sem_op的值加

上semval的值,若(semflg&SEM_UNDO)为真,则sem_op减去调用
进程指定信号量的semadj值.
. 若sem_op为0,同时调用进程具有读权限,下列情况之一将会发
生:
* 若semval为0,本系统调用立即返回.
* 若semval不等于0且(semflg&IPC_NOWAIT)为真,本系统调用
立即返回.
* 若semval不等于0且(semflg&IPC_NOWAIT)为假,本系统调用
将把指定信号量的
semzcnt值加一,将调用进程挂起直到下列情况之一发生:
(1).semval值变为0时,指定信号量的semzcnt值减一.
(2).调用进程等待的semid已被系统删除.
(3).调用进程捕俘到信号,此时,指定信号量的semncnt值
减一,调用进程执行中断服务程序.
返回值:调用成功则返回0,否则返回-1.
例子:本例将包括上述信号量操作的所有系统调用:
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#define SEMKEY 75
int semid;
unsigned int count;
/*在文件sys/sem.h中定义的sembuf结构
* struct sembuf {
* unsigned short sem_num;
* short sem_op;
* short sem_flg;
* }*/
struct sembuf psembuf,vsembuf; /*P和V操作*/
cleanup()
{
semctl(semid,2,IPC_RMID,0);
exit(0);
}
main(argc,argv)
int argc;
char *argv[];
{
int i,first,second;
short initarray[2],outarray[2];
extern cleanup();
if (argc==1) {
for (i=0;i<20;i++)
signal(i,clearup);
semid=semget(SEMKEY,2,0777|IPC_CREAT);
initarray[0]=initarray[1]=1;
semctl(semid,2,SETALL,initarray);
semctl(semid,2,GETALL,outarray);
printf("sem init vals %d%d \n",
outarray[0],outarray[1]);
pause(); /*睡眠到被一软件中断信号唤醒*/
}
else if (argv[1][0]=='a') {
first=0;
second=1;
}
else {
first=1;
second=0;
}
semid=semget(SEMKEY,2,0777);
psembuf.sem_op=-1;
psembuf.sem_flg=SEM_UNDO;
vsembuf.sem_op=1;
vsembuf.sem_flg=SEM_UNDO;
for (count=0;;xcount++) {
psembuf.sem_num=first;
semop(semid,&psembuf,1);
psembuf.sem_num=second;
semop(semid,&psembuf,1);
printf("proc %d count %d\n",getpid(),count);
vsembuf.sem_num=second;
semop(semid,&vsembuf,1);
vsembuf.sem_num=first;
semop(semid,&vsembuf,1);
}
}