Linux之用信号量实现的共享内存机制

首先介绍一个概念IPC
IPC(Inter-Process Communication)机制即进程间通信机制，我们最为熟悉的IPC机制有三种，即信号量、共享内存和消息队列。今天要介绍的共享内存机制就是IPC三大机制之一。
一.共享内存先知
共享内存是在两个正在运行的进程之间传递数据的一种非常有效的方法，它允许两个不想管的进程访问同意逻辑内存，虽然X/Open标准并没有对它做出要求，但是大多数共享内存的具体实现都把由不同进程之间共享的内存安排为同一物理内存。
二.共享内存实现的有关函数
共享内存使用的函数类似于信号量的函数，它们的定义如下：
有关共享内存的函数包含在头文件：

#include<sys/shm.h>

创建（获取）共享内存的函数shmget()

int shmget(key_t key,size_t size,int shmflg)
//第一个参数key，为共享内存段命名
//第二个参数size，以字节为单位指定需要共享的内存容量
//第三个参数simflg，是一个包含9个比特的权限标志

将共享内存空间映射(链接)到当前进程地址空间的函数shmat()

void *shmat(int shm_id,const void *shm_addr,int shmflg)
//第一个参数shm_id，是由shmget返回的共享内存标识码
//第二个参数shm_addr，指定共享内存连接到当前进程中的地址位置
//第三个参数shmflg，一组位标志

断开映射(连接)的函数shmdt()

int shmdt(const void *shm_addr)
//参数shm_addr，是shmat返回的地址指针，成功返回0，失败返回-1

共享内存的控制函数(属性控制/删除共享内存)shmctl()

int shmctl(int shm_id,int command,struct shmid_ds *buf)
//第一个参数shm_id，是shmget返回的共享内存标识符
//第二个参数command,是要采取的动作
//第三个参数buf，是一个指针，指向包含共享内存模式和访问权限的结构

三.源码实现
main.c//向共享内存空间中写

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/sem.h>

// 输入方
int main()
{
    int shmid = shmget((key_t)1357,256,IPC_CREAT|0600);
    assert(shmid != -1);

    char * s =(char *) shmat(shmid,NULL,0);
    assert(s != -1);

    int a[2] = {1,0};
    sem_init(a,2);

    while(1)
    {
        printf("please input some message:\n");
        char buff[128] = {0};
        //ps1
        sem_p(0);
        fgets(buff,128,stdin);

        strcpy(s,buff);
        sem_v(1);

        if(strncmp("end",buff,3) == 0)
        {
            break;
        }
    }
//  strcpy(s,"i am zkr");

    shmdt(s);//shmctl移除
//  printf("s = %s\n",s);
    exit(0);
}

test.c//在共享内存空间中读

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/sem.h>

int main()
{
    int shmid = shmget((key_t)1357,256,IPC_CREAT|0600);
    assert(shmid != -1);

    char *p = (char*)shmat(shmid,NULL,0);
    assert(p != (char *)-1);

    int a[2] = {1,0};
    sem_init(a,2);//初始化或获取信号量id

    while(1)
    {
        //ps2
        sem_p(1);
        if(strncmp(p,"end",3) == 0)
        {
            break;
        }
        printf("p = %s\n",p);
        sem_v(0);
        //vs1
    }

    shmdt(p);
    sem_del();
    exit(0);
}

sem.h//信号量实现的头文件

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/sem.h>

union semun
{
    int val;
};

void sem_init(int a[],int n);
void sem_p(int index);
void sem_v(int index);
void sem_del();

sem.c//信号量

#include"sem.h"

//信号量
static int semid = -1;

void sem_init(int a[],int n)
{
    semid = semget((key_t)1357,n,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600);

    if(semid == -1)//判断是不是第一个，第一个要创建并赋初始值
    {
        semid = semget((key_t)1357,n,0600);
        if(semid == -1)//第二个只获取
        {
            perror("semget error\n");
        }
        else
        {
            union semun b;
            int i = 0;
            for(;i<n;i++)
            {
                b.val = a[i];
                if(semctl(semid,i,SETVAL,b) == -1)
                {
                    perror("semctl error\n");
                }
            }
        }
    }
}
void sem_p(int index)
{
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num = index;
    buf.sem_op = -1;
    buf.sem_flg = SEM_UNDO;

    if(semop(semid,&buf,1) == -1)
    {
        perror("semop error\n");
    }
}
void sem_v(int index)
{
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num = index;
    buf.sem_op = 1;
    buf.sem_flg = SEM_UNDO;

    if(semop(semid,&buf,1) == -1)
    {
        perror("semop error\n");
    }
}
void sem_del()
{
    if(semctl(semid,0,IPC_RMID) == -1)
    {
        perror("semctl error\n");
    }
}

四.结果展示
如果输入方（main.c）不输入，输出方（test.c）将阻塞，输入方输入什么，输出方输出什么，当输入方输入end，程序正常退出。
阻塞时：
这里写图片描述
正常输入：

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