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linux进程间通信：system V 信号量和共享内存实现进程间同步

关于信号量和共享内存的相关描述已经在前几篇提到过；

  • 信号量：即内核维护的一个正整数，可以使用内核提供的p/v接口进行该正整数的+/-操作，它主要用来表示系统中可用资源的个数，协调各个进程有序访问资源，防止发生冲突
  • 共享内存：操作系统从运行中的进程拥有的3G用户空间中提供一段用户态可以直接访问的内存块，并且该内存区域可以被其他进程共享

信号量在共享内存中的使用基本流程如下图：

在这里插入图片描述

两个信号量，一个用于控制读端进程对共享内存的访问，一个用于控制写端进程对共享内存的访问

当写端进程写入时，写信号量sem1 进程p操作，读信号量sem0进行v操作

当读端进程写入时，读信号量sem0进行p操作，写信号量sem1进程v操作

以下代码通过信号量实现了每次仅有一个进程操作共享内存

写端sem_write.c：

#include
#include 
#include 
#include #include 
#include 
#include 
#include union semnum { int val;struct semid_ds *buf;unsigned short int *array;struct seminfo *__buf;
};
int sem_id;//初始化信号量
void sem_init(int sem_id, int nsignum, int sem_value) { union semnum sem_union;sem_union.val = sem_value;if (semctl(sem_id,nsignum,SETVAL,sem_union) == -1) { printf("semctl failed
");_exit(-1);}
}//对信号量进行p操作 -1
void sem_p(int sem_id, int nsignum) { struct sembuf sops;sops.sem_num = nsignum;sops.sem_op = -1;sops.sem_flg = SEM_UNDO;if (semop(sem_id, &sops,1) == -1) { printf("semop P failed 
");_exit(-1);}}
//对信号量进行v操作 +1
void sem_v(int sem_id, int nsignum) { struct sembuf sops;sops.sem_num = nsignum;sops.sem_op = 1;sops.sem_flg = SEM_UNDO;if (semop(sem_id, &sops,1) == -1) { printf("semop P failed 
");_exit(-1);}
}//打印信号量
void sem_print(int sem_id, int nsignum) { int sem_value;sem_value = semctl(sem_id, nsignum, GETVAL);printf("sem[%d] = %d 
",nsignum, sem_value);
}int main() { int shm_id;key_t shm_key = ftok("./",111);key_t sem_key = ftok("./",112);//创建共享内存，并将共享内存进行映射，获取映射后的共享内存地址shm_id = shmget(shm_key , 1028 , IPC_CREAT | 0666);char *shm_addr = shmat(shm_id, NULL , 0);sem_id = semget(sem_key,2,IPC_CREAT | 0666);//创建两个信号量if(sem_id == -1) { sem_id = semget(sem_key, 2 ,0666);}else { sem_init(sem_id,0,0); //初始化读端信号量sem_init(sem_id,1,1); //初始化写端信号量}while(1) { sem_p(sem_id,1); //由于接下来要写入共享内存，则对写端信号量进行p操作，-1fgets(shm_addr,1020,stdin);sem_v(sem_id,0);//由于读进程在阻塞读，则写完之后立即将读信号量进行v操作}return 0;
}

读端sem_read.c

#include
#include 
#include 
#include #include 
#include 
#include 
#include union semnum { int val;struct semid_ds *buf;unsigned short int *array;struct seminfo *__buf;
};
int sem_id;void sem_init(int sem_id, int nsignum, int sem_value) { union semnum sem_union;sem_union.val = sem_value;if (semctl(sem_id,nsignum,SETVAL,sem_union) == -1) { printf("semctl failed
");_exit(-1);}
}void sem_p(int sem_id, int nsignum) { struct sembuf sops;sops.sem_num = nsignum;sops.sem_op = -1;sops.sem_flg = SEM_UNDO;if (semop(sem_id, &sops,1) == -1) { printf("semop P failed 
");_exit(-1);}}void sem_v(int sem_id, int nsignum) { struct sembuf sops;sops.sem_num = nsignum;sops.sem_op = 1;sops.sem_flg = SEM_UNDO;if (semop(sem_id, &sops,1) == -1) { printf("semop P failed 
");_exit(-1);}
}void sem_print(int sem_id, int nsignum) { int sem_value;sem_value = semctl(sem_id, nsignum, GETVAL);printf("sem[%d] = %d 
",nsignum, sem_value);
}int main() { int shm_id;key_t shm_key = ftok("./",111);key_t sem_key = ftok("./",112);shm_id = shmget(shm_key , 1028 , IPC_CREAT | 0666);char *shm_addr = shmat(shm_id, NULL , 0);sem_id = semget(sem_key,2,IPC_CREAT | 0666);if(sem_id == -1) { printf("semget failed
");_exit(-1);}else { sem_init(sem_id,0,0); //初始化读端信号量sem_init(sem_id,1,1); //初始化写端信号量}while(1) { //对读端信号量进行p操作，-1，接下来要从共享内存读sem_p(sem_id,0);printf("from shm:%s
",shm_addr);//读完之后将写端信号量进行v操作，+1，因为还有写端进程需要写入（p操作），防止信号量变为-1sem_v(sem_id,1);}return 0;
}

输入如下：

在这里插入图片描述

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