semget関数は、既存セマフォ集合のセマフォIDあるいは、新規作成したセマフォ集合のセマフォIDを取得します。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semget関数以外に、semctl関数とsemop関数があります。プロセス間の待ち合わせと、排他制御の手順についてはsemop関数をご覧ください。
セマフォは、次の手順で操作します。
- semget関数でセマフォ集合のセマフォIDを取得します。なお、セマフォ集合は新規作成もできます。
- semctl関数でセマフォに初期値を設定します。
- それぞれのプロセスでsemop関数でセマフォのロック/アンロックを行い、プロセス間の待ち合わせや排他制御を行います。
- semctl関数でマフォ集合を削除します。
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 semget(key_t key， int nsems， int semflg);
keyは取得するセマフォ集合のキーを指定します。
nsemsはセマフォの数を指定します。
semflgはオプションを指定します。
戻り値として、処理が成功した場合は、セマフォIDが、失敗した場合は-1を返します。なお、セマフォIDは正の整数値です。
新規にセマフォ集合を作成するには、次の２つの方法があります。なお、セマフォ集合内に作成するセマフォの数は第２引数のnsemsで指定します。
- 第１引数のkeyにIPC_PRIVATEを指定します。
- 第１引数のkeyにユニークな値を指定し、第３引数のsemflgにIPC_CREATを指定します。なお、semflgにIPC_CREATとIPC_EXCLを指定すると、keyに対するセマフォ集合が既に存在していた場合にエラーになります。
第３引数のsemflgの下位９ビットは、そのセマフォの所有者、グループ、他人に対するアクセス許可の定義として使用します。
次の例題プログラムは、３つの子プロセスによるファイル出力を排他制御しています。
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 Op);
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;
char *file = './sem.txt';
int child_cnt;
int line_cnt;
if ((fp = fopen(file， 'w')) == NULL) {
perror('main : fopen ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
setvbuf(fp， NULL， _IONBF， 0);
/* １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， 1， 0600)) == -1){
perror('main : semget ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* セマフォに初期値（1）を設定 */
ctl_arg.val = 1;
if (semctl(semid， 0， SETVAL， ctl_arg) == -1){
perror('main : semctl ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* 子プロセスを３個生成 */
for (child_cnt = 0; child_cnt < 3; ++child_cnt) {
if (fork() == 0) {
/* 子プロセス */
printf('子プロセス%d開始\n'， child_cnt + 1);
MySemop(semid， LOCK); /* ロック */
for (line_cnt = 1; line_cnt <= 5; ++line_cnt) {
fprintf(fp， '子プロセス%dのメッセージ%d\n'， child_cnt + 1， line_cnt);
sleep(1);
}
MySemop(semid， UNLOCK); /* アンロック */
printf('子プロセス%d終了\n'， child_cnt + 1);
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 < 3; ++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);
}
fclose(fp);
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_op)
{
struct sembuf sops[1];
sops[0].sem_num = 0; /* 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
$ ./semget.exe 子プロセス1開始 子プロセス2開始 子プロセス3開始 子プロセス1終了 子プロセス2終了 子プロセス3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 子プロセス2のメッセージ1 子プロセス2のメッセージ2 子プロセス2のメッセージ3 子プロセス2のメッセージ4 子プロセス2のメッセージ5 子プロセス3のメッセージ1 子プロセス3のメッセージ2 子プロセス3のメッセージ3 子プロセス3のメッセージ4 子プロセス3のメッセージ5 $