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10.22 多进程间通信-共享内存、信号量集

news 2025/7/16 2:37:37

练习：通过信号量集完成对共享内存的同步操作

案例代码：

分文件编译：信号量集部分

sem.h

#ifndef __SEM_H__
#define __SEM_H__
#include <myhead.h>
union semun {int              val;    /* Value for SETVAL */struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO(Linux-specific) */};//1创建信号量集并初始化
int get_sem_init(int semcount);//2.申请资源P操作
void P(int semid,int semnum);//3.释放资源V操作
void V(int semid,int semnum);//4.删除信号量集
void delete_sem(int semid);#endif

sem.c

#include "sem.h"
//初始化函数
void init_sem(int semid,int semnum){union semun buf;//准备共用体变量printf("请对第%d个信号量赋初始值:",semnum+1);scanf("%d",&buf.val);//给信号量初始化if(semctl(semid,semnum,SETVAL,buf)==-1){perror("semctl error");return ;}
}
//1创建信号量集并初始化
int get_sem_init(int semcount)
{//创建key值key_t key=ftok("/",'S');if(key==-1){perror("ftok error");return -1;}//使用key值创建信号量集int semid=semget(key,semcount,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664);if(semid==-1){if(errno==EEXIST){//表示信号量集已经存在，则不需要进行初始化，直接打开信号量集返回id号semid=semget(key,semcount,IPC_CREAT);return semid;}perror("semget error");return -1;}//初始化信号量集for(int i=0;i<semcount;i++){init_sem(semid,i);//调用初始化函数}//将信号量级ID返回return semid;
}//2.申请资源P操作
void P(int semid,int semnum){//定义进行操作的结构体struct sembuf buf;buf.sem_num=semnum;   //要操作的信号量的编号buf.sem_op=-1;   //表示申请1个资源buf.sem_flg=0;   //表示阻塞申请//执行操作函数if(semop(semid,&buf,1)==-1){perror("semop error");return ;}
}//3.释放资源V操作
void V(int semid,int semnum){//定义进行操作的结构体struct sembuf buf;buf.sem_num=semnum;  //要操作的信号量的编号buf.sem_op=1;  //表示释放1个资源buf.sem_flg=0;  //表示阻塞释放//执行操作函数if(semop(semid,&buf,1)==-1){perror("semop error");return ;}
}//4.删除信号量集
void delete_sem(int semid){//执行操作函数进行删除if(semctl(semid,0,IPC_RMID)==-1){perror("semctl error");return;}
}

多进程间使用共享内存同步通信

shmsnd.c

#include <myhead.h>
#include "sem.h"
#define PAGE_SIZE 4096  //物理空间单位一页大小
int main(int argc, const char *argv[])
{//使用信号量级实现多个进程间同步操作int semid=get_sem_init(2);//信号量级个数为2//1.创建一个key值key_t key=ftok("/",'m');if(key==-1){perror("ftok error");return -1;}printf("key=%#x\n",key);//2.使用key值创建一个共享内存int shmid=shmget(key,PAGE_SIZE,IPC_CREAT|0664);if(shmid==-1){perror("shmget error");return -1;}printf("shmid=%d\n",shmid);//3.获取共享内存地址char *addr=(char *)shmat(shmid,NULL,0);if(addr==(void*)-1){perror("shmat error");return -1;}printf("addr=%p\n",addr);//4.往共享内存数据存放数据while(1){//申请0信号量资源进行P操作P(semid,0);fgets(addr,PAGE_SIZE,stdin);addr[strlen(addr)-1]='\0';//释放1信号量资源进行V操作V(semid,1);if(strcmp(addr,"quit")==0){break;}}//5.断开与共享内存的链接shmdt(addr);addr=NULL;return 0;
}

shmrcv.c

#include <myhead.h>
#include "sem.h"
#define PAGE_SIZE 4096  //物理空间单位一页大小
int main(int argc, const char *argv[])
{//使用信号量级实现多个进程间同步操作int semid=get_sem_init(2);//信号量集个数为2//1.创建一个key值key_t key=ftok("/",'m');if(key==-1){perror("ftok error");return -1;}printf("key=%#x\n",key);//2.使用key值创建一个共享内存int shmid=shmget(key,PAGE_SIZE,IPC_CREAT|0664);if(shmid==-1){perror("shmget error");return -1;}printf("shmid=%d\n",shmid);//3.获取共享内存地址char *addr=(char *)shmat(shmid,NULL,0);if(addr==(void*)-1){perror("shmat error");return -1;}printf("addr=%p\n",addr);//4.取出共享内存数据while(1){//申请1信号量资源进行P操作P(semid,1);sleep(3);printf("取出数据为:%s\n",addr);//释放0信号量资源进行V操作V(semid,0);if(strcmp(addr,"quit")==0){break;}}//5.断开与共享内存的链接shmdt(addr);addr=NULL;//6.删除共享内存if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)==-1){perror("shmctl error");return -1;}//删除信号量集delete_sem(semid);return 0;
}

结果：

练习：使用封装好了的信号量集函数，完成实现三个进程，进程1输出‘A’,进程2输出'B',进程3输出‘C’。要求输出结果为ABCABCABCABCABC...

代码实现：

#include <myhead.h>
#include "sem.h"
void handler(int signo){if(signo==SIGCHLD){while(waitpid(-1,NULL,WNOHANG)>0);   //非阻塞回收僵尸进程}
}
int main(int argc, const char *argv[])
{//将子进程结束信号SIGCHLD与signal信号绑定函数进行绑定if(signal(SIGCHLD,handler)==SIG_ERR){perror("signal error");return -1;}//使用信号量级实现进程间同步int semid=get_sem_init(3);pid_t pid=fork();if(pid>0){//父进程pid_t pid1=fork();if(pid1>0){//父进程//申请0信号量资源进行P操作for(int i=0;i<5;i++){P(semid,0);putchar('A');sleep(1);fflush(stdout);//释放1信号量资源进行V操作V(semid,1);}}else if(pid1==0){//子进程//申请1信号量资源进行P操作for(int i=0;i<5;i++){P(semid,1);putchar('B');sleep(1);fflush(stdout);//释放2信号量资源进行V操作V(semid,2);}exit(EXIT_SUCCESS);//结束进程}else {perror("fork error");return -1;}}else if(pid==0){//子进程for(int i=0;i<5;i++){//申请2信号量资源进行P(semid,2);putchar('C');sleep(1);fflush(stdout);//释放0信号量资源进行V操作V(semid,0);}exit(EXIT_SUCCESS);  //结束进程}else {perror("fork error");return -1;}wait(NULL);//阻塞回收子进程资源，避免父进程提前结束wait(NULL);delete_sem(semid);//删除信号量集return 0;
}