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*FileName: sem.c
*    
*Perpose : 通過信號量來同步進程,讓兩個進程分別輸出aaa bbb.
*          直到用戶按下Ctrl+C.這個程序的功能類似于Linus在
*          開始寫Linux時寫的第一個版本.不過Linux是在保護模
*          式下,通過時鐘中斷來實現的.這個程序只是通過操作系
*          統提供的system call來實現.所以很簡單!!!
* 
*Author  : 劉海洋
*Version : 2008-11-08 第一版
*
*Addition: 這里創建了一個信號量集,這個信號量集包含了一個信號量
*          并且信號量的最大值為1, 所以這里的信號量可以理解為互斥體
**********************************************************************/

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

#define SEMPERM 0600   /* 八進制,所以前面的0不能省略 */

typedef union _semun
{
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    ushort *array;
}semun;

/*
===============
 初始化信號量 
===============
*/
int initsem(key_t semkey)
{
    int status = 0;
    int semid; 
    
    /* 試著創建一個信號量 */
    semid = semget(semkey, 1, SEMPERM | IPC_CREAT | IPC_EXCL);
    if (semid == -1) /* 創建失敗 */
    {
        if (errno == EEXIST) /* 如果存在,試著獲取它 */
        {
            semid = semget(semkey, 1, 0);
        }
    }
    else /* 創建成功,則給信號量賦初值 */
    {
        semun arg;
        arg.val = 1;
        status == semctl(semid, 0, SETVAL, arg);
    }
    
    if (semid == -1 || status == -1)
    {
        perror("init semaphore failed!\n");
        exit(-1);
    }
    
    return semid;
}

/* 
=============
 信號量P操作 
=============
*/
int p(int semid)
{
    struct sembuf p_buf;
      
    p_buf.sem_num = 0;
    p_buf.sem_op  = -1;
    p_buf.sem_flg = SEM_UNDO;
    
    if (semop(semid, &p_buf, 1) == -1)
    {
        perror("semaphore p operation failed\n");
        exit(-1);
    }
    return 0;
}

/* 
=============
 信號量v操作 
=============
*/
int v(int semid)
{
    struct sembuf p_buf;
    
    p_buf.sem_num = 0;
    p_buf.sem_op  = 1;
    p_buf.sem_flg = SEM_UNDO;
    
    if (semop(semid, &p_buf, 1) == -1)
    {
        perror("semaphore v operation failed\n");
        exit(-1);
    }
    return 0;
}

/*
=============
 刪除信號量
=============
*/
int rmsem(int semid)
{
	semun sem;
	sem.val = 0;

    if (semctl(semid, 0, IPC_RMID, sem) == -1)
    {
        perror("remove semaphore failed\n");
        exit(-1);
    }
    return 0;
}

/* 
========================
 通過信號量同步循環輸出 
========================
*/
int printbysem(int semid, char *str)
{   
    while (1)
    {
        p(semid); /* Note */
        
        printf("%s", str);
        
        sleep(1);
        v(semid); /* Note */
        sleep(1);
    }
	return 0;
}

/*
==================================
 在sigint中刪除信號量時,需要指定ID 
==================================
*/
int g_sem_id = 0;

/* 
==============
 中斷信號處理 
==============
*/
void sigint(int signo)
{
	rmsem(g_sem_id);
	printf("\n");
	exit(0);
}

/*
===============
 Program Entry
===============
*/
int main(void)
{
    key_t sem_key = 0x200;
    int semid;
    
    setbuf(stdout, NULL); /* 設置輸入輸出緩沖為無緩沖 */
    
    switch (fork())
    {
        case -1: /* error */
            perror("create new process failed!\n");
            break;
            
        case 0:  /* child process */
        	semid = initsem(sem_key);
            printbysem(semid, "aaa");
            break;
        
        default: /* perant process */
        	g_sem_id = semid = initsem(sem_key);
        	signal(SIGINT, sigint);  /* 只有父進程注冊信號處理函數 */
            printbysem(semid, "bbb");
            break;
    }
    
    return 0;
}