c - 使用信号量同步进程

Question

我很难理解如何使用信号量在两个进程之间交替控制。这是流程处理代码的人为示例。

int pid = fork();

if (pid) {
  int counter = 0;
  while (true) {
    counter += 1;
    printf("P%d = %d", pid, counter);
  }
} else {
  int counter = 0;
  while (true) {
    counter += 1;
    printf("P%d = %d", pid, counter);
  }
}

我原以为上面的代码会并行运行，但对于 fork 进程，控制流似乎会立即继续，然后才为父进程恢复。

这从根本上打破了我现有的代码，该代码使用信号量来控制哪个进程可以执行操作。

int id = get_semaphore(1);
int pid = fork();

if (pid) {
  int counter = 0;
  while (true) {
    sem_wait(id);
    counter += 1;
    printf("P%d = %d\n", pid, counter);
    sem_signal(id);
  }
} else {
  int counter = 0;
  while (true) {
    sem_wait(id);
    counter += 1;
    printf("P%d = %d\n", pid, counter);
    sem_signal(id);
  }
}

• sem_wait 助手只是从信号量值中减去 1 并阻塞直到结果 > 0(在后台使用 semop)。

• sem_signal 助手只是将信号量值加 1(在后台使用 semop)。

我希望代码在两个进程之间交替，使用 sem_wait 阻塞，直到另一个进程使用 sem_signal 释放资源。所需的输出将是:

P1 = 0
P0 = 0
P1 = 1
P0 = 1
...

然而，由于进程之间的初始执行延迟，子进程获取可用的信号量资源，用它来打印一个数字，然后恢复它并循环——此时资源再次可用，所以它继续没有一直在等待其他进程。

如果进程自行释放资源，防止进程使用资源的最佳方法是什么？

Answer 1

it seems like control flow continues instantly for the forked process and only later resumes for the parent process

那是因为流 IO 缓冲 stdout 上的输出，直到

• 缓冲区已满
• fflush() 在 stdout
上调用
• 遇到换行符(\n)

在您的程序中，每个进程在将其内容发送到 stdout 之前会填充一个缓冲区，从而给出一个进程运行很长时间的外观，然后是另一个进程。用 \n 终止 printf 语句的格式字符串，您会在第一个程序中看到更符合您预期的行为。

我不确定为什么你的信号量不起作用——我对系统 V 信号量不是很了解，但对我来说，你在 fork 后得到信号量似乎是一个危险信号。对于更常见的 POSIX 信号量，信号量必须位于两个进程都可以看到的内存中，否则它就是两个信号量。

无论如何，假设您的 get_semaphore() 函数做了正确的事情来共享信号量，仍然存在一个问题，因为不能保证当一个进程发出信号量时，另一个进程会尽快开始，以便它在第一个进程循环并自己捕获它之前再次捕获它。

您需要两个信号量，一个给父级，一个给子级。在打印之前，每个进程都应该等待自己的信号量。打印后，每个进程都应向另一个信号量发出信号。此外，一个信号量应初始化为 1，另一个应初始化为 0。