信号量又称为信号灯，它是用来协调不同进程间的数据对象的，而最主要的应用是前一节的共享内存方式的进程间通信。本质上，信号量是一个计数器，它用来记录对某个资源（如共享内存）的存取状况。一般说来，为了达到安全访问共享资源的目的,就要同步共享资源,那么总要把访问共享资源的过程放在临界代码中，能否进入临界代码正好用信号量来控制, 进程需要执行下列操作：
　　 （1） 测试控制该资源的信号量。
　　 （2） 若此信号量的值为正，则允许进行使用该资源。进程将信号量减1。
　　 （3） 若此信号量为0，则该资源目前不可用，进程进入睡眠状态，直至信号量值大于0，进程被唤醒，转入步骤（1）。
　　 （4） 当进程不再使用一个信号量控制的资源时，信号量值加1。如果此时有进程正在睡眠等待此信号量，则唤醒此进程。
　 　 维护信号量状态的是Linux内核操作系统而不是用户进程。我们可以从头文件/usr/include/linux/sem.h 中看到内核用来维护信号量状态的各个结构的定义。信号量是一个数据集合，用户可以单独使用这一集合的每个元素。要调用的第一个函数是semget，用以获 得一个信号量集合ID。

　　 #include <sys/types.h>
　　 #include <sys/ipc.h>
　　 #include <sys/sem.h>
　　 int semget(key_t key, int nsems, int flag);

　  key是前面讲过的IPC结构的关键字，flag将来决定是创建新的信号量集合，还是引用一个现有的信号量集合。nsems是该集合中的信号量个数。如果是创建新 集合（一般在服务器中），则必须指定nsems；如果是引用一个现有的信号量集合（一般在客户机中）则将nsems指定为0。

     每个信号量至少包含如下数据结构
     struct sem {
          short       sempid;/* pid of last operaton */
          ushort     semval;/* current value */
          ushort     semncnt;/* num procs awaiting increase in semval */
          ushort     semzcnt;/* num procs awaiting semval = 0 */
    }

　　 semctl函数用来对信号量进行操作。
　　 int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);
　　 不同的操作是通过cmd参数来实现的，在头文件sem.h中定义了7种不同的操作，实际编程时可以参照使用。
　　
     semop函数自动执行信号量集合上的操作数组。
　　 int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops);
　　 semoparray是一个指针，它指向这样一个数组:元素用来描述对semid代表的信号量集合中第几个信号进行怎么样的操作。nops规定该数组中操作的数量。

　　 下面，我们看一个具体的例子，它创建一个特定的IPC结构的关键字和一个信号量，建立此信号量的索引，修改索引指向的信号量的值，最后我们清除信号量。在下面的代码中，函数ftok生成我们上文所说的唯一的IPC关键字。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/ipc.h>
void main() { 
    key_t unique_key; /* 定义一个IPC关键字*/ 
    int id; 
    struct sembuf lock_it; 
    union semun options;//存放semctl要使用的入参或者代表结果的出参 
    int i;

    unique_key = ftok(".", 'a'); /* 生成关键字，字符'a'是一个随机种子*/ 
    /* 创建一个新的信号量集合*/ 
    id = semget(unique_key, 1, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666); 
    printf("semaphore id=%d\n", id); 
    options.val = 1; /*设置变量值*/ 
    semctl(id, 0, SETVAL, options); /*设置索引0的信号量*/

    /*打印出信号量的值*/ 
    i = semctl(id, 0, GETVAL, 0); 
    printf("value of semaphore at index 0 is %d\n", i);

    /*下面重新设置信号量*/ 
    lock_it.sem_num = 0; /*设置哪个信号量*/ 
    lock_it.sem_op = -1; /*定义操作*/ 
    lock_it.sem_flg = IPC_NOWAIT; /*操作方式*/ 
    if (semop(id, &lock_it, 1) == -1) { 
        printf("can not lock semaphore.\n"); 
        exit(1); 
    }

    i = semctl(id, 0, GETVAL, 0); 
    printf("value of semaphore at index 0 is %d\n", i);

    /*清除信号量*/ 
    semctl(id, 0, IPC_RMID, 0);
}

semget()

     可以使用系统调用semget()创建一个新的信号量集，或者存取一个已经存在的信号量集：

    系统调用：semget();
    原型：int    semget(key_t key,int nsems,int semflg);
    返回值：如果成功，则返回信号量集的IPC标识符。
                   如果失败，则返回-1：errno=EACCESS(没有权限)
                    EEXIST(信号量集已经存在，无法创建)
                    EIDRM(信号量集已经删除)
                    ENOENT(信号量集不存在，同时没有使用IPC_CREAT)
                    ENOMEM(没有足够的内存创建新的信号量集)
                    ENOSPC(超出限制)
        系统调用semget()的第一个参数是关键字值（一般是由系统调用ftok()返回的）。系统内核将此值和系统中存在的其他的信号量集的关键字值进行比较。打开和存取操作与参数semflg中的内容相关。IPC_CREAT如果信号量集在系统内核中不存在，则创建信号量集。如果单独使用IPC_CREAT，则semget()要么返回新创建的信号量集的标识符，要么返回系统中已经存在的同样的关键字值的信号量的标识符。如果IPC_EXCL和IPC_CREAT一同使用，则要么返回新创建的信号量集的标识符，要么返回-1。IPC_EXCL单独使用没有意义。参数nsems指出了一个新的信号量集中应该创建的信号量的个数。信号量集中最多的信号量的个数是在linux/sem.h中定义的：
#defineSEMMSL32/*<=512maxnumofsemaphoresperid*/
下面是一个打开和创建信号量集的程序：
    int    open_semaphore_set(key_t keyval,int numsems)
    {
        intsid;
        if(!numsems)
            return(-1);
        if((sid=semget(mykey,numsems,IPC_CREAT|0660))==-1)
        {
            return(-1);
        }
        return(sid);
    };
==============================================================
semop()

系统调用：semop();
调用原型：int semop(int semid,struct sembuf*sops,unsign ednsops);
返回值：0，如果成功。
               -1，如果失败：errno=E2BIG(nsops大于最大的ops数目)
        EACCESS(权限不够)
        EAGAIN(使用了IPC_NOWAIT，但操作不能继续进行)
        EFAULT(sops指向的地址无效)
        EIDRM(信号量集已经删除)
        EINTR(当睡眠时接收到其他信号)
        EINVAL(信号量集不存在,或者semid无效)
        ENOMEM(使用了SEM_UNDO,但无足够的内存创建所需的数据结构)
        ERANGE(信号量值超出范围)

        第一个参数是关键字值。第二个参数是指向将要操作的数组的指针。第三个参数是数组中的操作的个数。参数sops指向由sembuf组成的数组。此数组是在linux/sem.h中定义的：
        /*semop systemcall takes an array of these*/
        struct    sembuf{
                ushort    sem_num;/*semaphore index in array*/
                short    sem_op;/*semaphore operation*/
                short    sem_flg;/*operation flags*/
       }
                sem_num将要处理的信号量的index。
                sem_op要执行的操作。
                sem_flg操作标志。
    如果sem_op是负数，那么信号量将减去它的值。这和信号量控制的资源有关。如果没有使用IPC_NOWAIT，那么调用进程将进入睡眠状态，直到信号量控制的资源可以使用为止。如果sem_op是正数，则信号量加上它的值。这也就是进程释放信号量控制的资源。最后，如果sem_op是0，那么调用进程将调用sleep()，直到信号量的值为0。这在一个进程等待完全空闲的资源时使用。
===============================================================
semctl()

系统调用：semctl();
原型：int semctl(int semid,int semnum,int cmd,union semunarg);
返回值： 如果成功，则为一个正数。
                如果失败，则为-1：errno=EACCESS(权限不够)
                EFAULT(arg指向的地址无效)
                EIDRM(信号量集已经删除)
                EINVAL(信号量集不存在，或者semid无效)
                EPERM(EUID没有cmd的权利)
                ERANGE(信号量值超出范围)

        系统调用semctl()的第一个参数指定要对哪个信号量集合操作。第二个参数是指定被操作的信号量相对于集合的偏移量。第三个参数是要执行的操作,第四个操作要使用的数据.
        参数cmd中可以使用的命令如下：
        ·IPC_STAT    读取一个semid指定的信号量集合的数据结构 将其存储在semunarg中的buf成员中。因为是copy本身信息,所以参数semnum无效.
        ·IPC_SET       用semunarg的buf成员来设置信号量集的数据结构。
        ·IPC_RMID    将信号量集从内存中删除。
        ·GETALL       用于读取信号量集中的所有信号量的值到semunarg的array成员中。
        ·GETNCNT    返回正在等待资源(被该信号阻塞)的进程数目。
        ·GETPID        返回该信号量上最后一个执行semop操作的进程的PID。
        ·GETVAL       返回信号量集中的一个单个的信号量的值。
        ·GETZCNT    返回这在等待该信号量完全空闲的资源的进程数目。
        ·SETALL        用semumarg的array成员来设置信号量集中的所有的信号量的值。
        ·SETVAL        用semnumarg的val成员设置信号量集中的一个单独的信号量的值。
    参数semnumarg代表一个semun的实例。semun是在linux/sem.h中定义的：
    /*arg for semctl systemcalls.*/
    union    semun{
            int    val;/*value for SETVAL*/
            struct    semid_ds  * buf;/*buffer for IPC_STAT&IPC_SET*/
            ushort * array;/*array for GETALL&SETALL*/
            struct    seminfo* __buf;/*buffer for IPC_INFO*/
    }
      是一个union 变量 ,也就是说任何是否都只能使用它的一个成员,至于使用哪个成员,就要cmd参数指定什么操作了.
       val当执行SETVAL命令时使用。buf在IPC_STAT/IPC_SET命令中使用。代表了内核中使用的信号量的数据结构。array在使用GETALL/SETALL命令时使用的指针,代表一个数组,是存放要使用的入参,或者是操作结果的出参.
    下面的程序返回信号量的值。当使用GETVAL命令时，调用中的最后一个参数被忽略：
    int    get_sem_val(intsid,intsemnum)
    {
        return(semctl(sid,semnum,GETVAL,0));
    }
    下面是一个实际应用的例子：
    #define    MAX_PRINTERS    5
    void printer_usage()
    {
        int x;
        for(x=0;x<MAX_PRINTERS;x++)
            printf("Printer%d:%d\n\r",x,get_sem_val(sid,x));
    }
    下面的程序可以用来初始化一个新的信号量值：
    void init_semaphore(int sid,int semnum,int initval)
    {
    union semun    semopts;
    semopts.val=initval;
    semctl(sid,semnum,SETVAL,semopts);
    }