semop関数は、セマフォの操作（ロック/アンロック）を行ないます。セマフォとは、元々は「手旗信号」の意味で、それから派生した鉄道の腕木信号に由来します。これにより、プロセス間の待ち合わせと排他制御を行うことができます。
セマフォを操作する関数にはsemop関数以外に、semget関数とsemctl関数があります。なお、セマフォの操作手順についてはsemget関数をご覧ください。
ここではセマフォによる、２つのプロセスの待ち合わせと、３つ以上のプロセスの待ち合わせ及び、排他制御の手順を説明します。なお、ロックとはプロセスを休眠状態（停止）にする操作で、アンロックとはプロセスを目覚めさせる操作です。
２つのプロセスの待ち合わせは、次の手順でセマフォ操作を行います。
- セマフォを２つ用意して、両方共、０で初期化します。
- それぞれのプロセスは、自分のセマフォを決めます。例えば、プロセスＡはセマフォ０、プロセスＢはセマフォ１というようにします。
- 待ち合わせのところまで実行したら、相手のプロセスのセマフォを「アンロック」、自分のセマフォを「ロック」します。例えば、プロセスＡの場合は、セマフォ１を「アンロック」、セマフォ０を「ロック」します。
３つ以上のプロセスの待ち合わせは、次の手順でセマフォ操作を行います。（例題プログラムはsemctl関数をご覧ください。）
- セマフォを１つ用意して、１で初期化します。
- １つのプロセス以外は自プロセスを「ロック」します。そして、１つのプロセスは待ち合わせのところまで実行したら、他のプロセスを「アンロック」します。
排他制御は、次の手順でセマフォ操作を行います。（例題プログラムはsemget関数をご覧ください。）
- セマフォを１つ用意して、１で初期化します。
- 排他制御を行うところで「ロック」を行い、排他制御を解除するところで「アンロック」を行います。
この関数は、Ｃ言語のライブラリ関数（標準関数）ではありませんので、コンパイラにより、使えない場合があります。
#include <sys/sem.h>
int semop(int semid， struct sembuf *sops， unsigned nsops);
semidは操作するセマフォ集合のセマフォIDを指定します。
*sopsはセマフォ操作の内容を指定します。連続してセマフォ操作を行う場合は、その数だけの要素の配列にします。（１つの操作だけの場合は配列でなくても構いません。）
nsopsは第２引数の*sopsの要素数を指定します。
戻り値として、正常終了した場合は０を、エラーの場合は-1を返します。
第２引数の*sopsの型はsembuf構造体で、次の様に定義してあります。
struct sembuf
{
unsigned short int sem_num; /* セマフォ番号 */
short int sem_op; /* セマフォ操作 */
short int sem_flg; /* 操作フラグ */
};
sem_numには操作するセマフォをセマフォ番号として指定します。これは、操作するセマフォ集合中の何番目のセマフォかということを示します。セマフォ番号は０から始まります。
sem_opには整数値で操作内容を指定します。整数の値により、次のような操作になります。
| sem_opの値 | 操作内容 |
|---|---|
| sem_op > 0 | 指定した値をセマフォ値（semval）に加算します。この操作は必ず実行でき、プロセスの休眠状態（停止）は起こりません。（アンロックの操作） |
| sem_op = 0 | セマフォ値（semval）が０になるまで待ち（プロセスの停止）ます。（ロックの操作） |
| sem_op < 0 | セマフォ値（semval）が指定した値の絶対値以上の場合は、セマフォ値から指定した値の絶対値を減算し、プロセスを休眠状態（停止）にします。セマフォ値が指定した値の絶対値以上になると、プロセスは目覚めます。（ロックの操作） |
sem_flgには休眠状態（停止）を避ける為のIPC_NOWAITと、シグナル等でプロセスが終了した場合に、セマフォ値を元に戻す為のSEM_UNDOが設定できます。どちらも指定しない場合は０を指定します。
次の例題プログラムは、２つのプロセスの待ち合わせを行っています。子プロセス１のファイル出力完了を待って、子プロセス２がファイルの内容を表示しています。
プログラム 例
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/sem.h>
#define LOCK -1
#define UNLOCK 1
/* セマフォ操作（ロック/アンロック） */
void MySemop(int SemId， int SemNum， int SemOp);
int main()
{
FILE *fp;
int semid;
union semun {
int val; /* SETVAL の値 */
struct semid_ds *buf; /* IPC_STAT， IPC_SET 用のバッファ */
unsigned short *array; /* GETALL， SETALL 用の配列 */
} ctl_arg;
unsigned short vals[2] = {0， 0}; /* セマフォの初期値 */
char *file = './sem.txt';
int child_cnt;
int line_cnt;
/* ２つのセマフォを持つセマフォ集合を新規作成 */
if ((semid = semget(IPC_PRIVATE， 2， 0600)) == -1){
perror('main : semget ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* 全てのセマフォに初期値（0）を設定 */
ctl_arg.array = vals;
if (semctl(semid， 0， SETALL， ctl_arg) == -1){
perror('main : semctl ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* １つ目の子プロセスを生成 */
if (fork() == 0) {
/* 子プロセス */
printf('子プロセス１開始\n');
if ((fp = fopen(file， 'w')) == NULL) {
perror('子プロセス１ ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
for (line_cnt = 1; line_cnt <= 5; ++line_cnt) {
fprintf(fp， '子プロセス１のメッセージ%d\n'， line_cnt);
sleep(1);
}
fclose(fp);
/* 待ち合わせ */
MySemop(semid， 1， UNLOCK); /* 子プロセス２をアンロック */
MySemop(semid， 0， LOCK); /* 自プロセスをロック */
printf('子プロセス１終了\n');
exit(EXIT_SUCCESS);
}
/* ２つ目の子プロセスを生成 */
if (fork() == 0) {
/* 子プロセス */
char buff[1024];
printf('子プロセス２開始\n');
/* 待ち合わせ */
MySemop(semid， 1， LOCK); /* 自プロセスをロック */
MySemop(semid， 0， UNLOCK); /* 子プロセス１をアンロック */
if ((fp = fopen(file， 'r')) == NULL) {
perror('子プロセス２ ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf('子プロセス２：ファイルの内容を表示します\n');
while (fgets(buff， 1024， fp) != NULL) {
printf('%s'， buff);
}
fclose(fp);
printf('子プロセス２終了\n');
exit(EXIT_SUCCESS);
}
/* 親プロセス。子プロセスの終了を待つ */
for (child_cnt = 0; child_cnt < 2; ++child_cnt) {
wait(NULL);
}
/* セマフォを削除 */
if (semctl(semid， 0， IPC_RMID， ctl_arg) == -1){
perror('main : semctl ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf('親プロセス終了\n');
return EXIT_SUCCESS;
}
/* セマフォ操作（ロック/アンロック） */
void MySemop(int p_semid， int p_semnum， int p_op)
{
struct sembuf sops[1];
sops[0].sem_num = p_semnum; /* セマフォ番号 */
sops[0].sem_op = p_op; /* セマフォ操作 */
sops[0].sem_flg = 0; /* 操作フラグ */
if (semop(p_semid， sops， 1) == -1) {
perror('MySemop ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
return;
}
例の実行結果
$ ./semop.exe 子プロセス１開始 子プロセス２開始 子プロセス２：ファイルの内容を表示します 子プロセス１終了 子プロセス１のメッセージ1 子プロセス１のメッセージ2 子プロセス１のメッセージ3 子プロセス１のメッセージ4 子プロセス１のメッセージ5 子プロセス２終了 親プロセス終了 $ $ cat sem.txt 子プロセス１のメッセージ1 子プロセス１のメッセージ2 子プロセス１のメッセージ3 子プロセス１のメッセージ4 子プロセス１のメッセージ5 $