如何正确从共享内存获取信号量？进程因信号量阻塞无报错

我有一个库会向共享内存（shared memory）中的数组写入数据，现在需要实现进程同步，因为会有多个进程访问并向该数组添加元素。我正在学习信号量（semaphore），但不理解为何进程会陷入阻塞且无任何报错。注释掉getSemaphoreWrite()和releaseSemaphoreWrite()相关代码行后，进程就能正常运行，和未使用信号量时表现一致。

库代码 #

void getSemaphoreWrite(){
    int semID = semget(KEY_MB_WRITE, 0,0600);
    struct sembuf sops;
    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = -1;
    semop(semID,&sops,1);
}
void releaseSemaphoreWrite(){
    int semID = semget(KEY_MB_WRITE, 0,0600);
    struct sembuf sops;
    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = 1;
    semop(semID,&sops,1);
} 
int addBlock(struct Block block){
    if(sizeMaster >= MAX_MASTER-1) return -1;
    getSemaphoreWrite();
    block.id = sizeMaster +1 ;
    MasterBook[sizeMaster] = block;
    ++sizeMaster;
    printf("After add a block, size: %d",sizeMaster);
    releaseSemaphoreWrite();
    return 0;
}

结构体定义 #

struct Transaction {
    int empty;
    char timestamp[30];
    int sender; /* 发送方进程ID */
    int receiver;
    int reward;
    int money;
};

struct Block
{
    int id;
    struct Transaction tr1;
    struct Transaction tr2;
    struct Transaction reward;
};

主进程代码 #

int semID = semget(KEY_MB_WRITE, 1, IPC_CREAT | 0600);
if(semID == -1){
    perror("Error in sem: ");
    exit(EXIT_FAILURE);
}
semctl(semID, 0, SETVAL, 0);

问题原因与解决方法 #

核心问题 #

你把信号量初始值设成了0，而getSemaphoreWrite()里调用semop时用了sem_op = -1——这会尝试将信号量值减1，但初始值是0，减1后就会变成负数，触发信号量阻塞机制，进程会一直等待信号量值回到非负状态，自然就卡着不动了。

修复步骤 #

1. 修正信号量初始值：主进程里把semctl的第三个参数改成1，这样初始信号量值是1，对应互斥锁的场景（同一时间只有一个进程能获取锁）：

   semctl(semID, 0, SETVAL, 1);
   

2. 添加错误检查：你的信号量操作函数里没做错误处理，一旦semget或semop调用失败（比如KEY不正确、权限不够），会导致静默失败，难排查。给getSemaphoreWrite()和releaseSemaphoreWrite()加上错误判断：

   void getSemaphoreWrite(){
       int semID = semget(KEY_MB_WRITE, 0,0600);
       if(semID == -1) {
           perror("semget failed in getSemaphoreWrite");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
       struct sembuf sops;
       sops.sem_num = 0;
       sops.sem_op = -1;
       if(semop(semID,&sops,1) == -1) {
           perror("semop failed in getSemaphoreWrite");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
   }
   
   void releaseSemaphoreWrite(){
       int semID = semget(KEY_MB_WRITE, 0,0600);
       if(semID == -1) {
           perror("semget failed in releaseSemaphoreWrite");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
       struct sembuf sops;
       sops.sem_num = 0;
       sops.sem_op = 1;
       if(semop(semID,&sops,1) == -1) {
           perror("semop failed in releaseSemaphoreWrite");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
   }
   

3. 确认共享内存变量同步：sizeMaster是共享内存里的变量吗？如果不是，多个进程会各自维护一份副本，导致同步失效。要确保sizeMaster和MasterBook都存放在共享内存区域。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Matteo Pagliarello