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1. 进程间的通信方式
进程间的通信有以下几种方式：
1. 管道：管道分为有名管道和无名管道
2. 信号量：通过控制多个进程对临界资源的访问，使得同一时刻只允许一个进程对临界资源进行访问
3. 共享内存：把一块内存空间映射到两个进程的地址空间中，使得他们能够访问同一块内存空间，达到数据的共享。
4. 消息队列：向消息队列中添加数据，从消息队列中读取数据
2. 信号量机制进行进程同步
什么是信号量？信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。
当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；
当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。
注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。
同步：对临界资源的互斥访问
临界区：访问临界资源的代码段
临界资源：同一时刻只能有一个进程来访问的资源
3. 原子操作P/V
P ： 申请一个资源 资源数目减一，获取资源，进程进入，可能会发生阻塞.
V ： 释放一个资源，资源数目加一，释放资源，进程出来，不会发生阻塞
使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是：
（1）每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。
（2）P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。
（3）互斥信号量的初值一般为1。
不加同步信号量的程序：
程序A.c
#include<stdlib.h>
2 #include<stdio.h>
3 #include<unistd.h>
4 #include<string.h>
5 #include<assert.h>
6 int main()
7 {
8 int i=0;
9 for(;i<5;i++)
10 {
11 write(1,"A",1);
12 int n=rand()%3;
13 sleep(n);
14 write(1,"A",1);
15 n=rand()%3;
16 sleep(n);
17 }
18 sleep(10);
19 exit(0);
20 }
21
程序B.c
#include<stdlib.h>
2 #include<stdio.h>
3 #include<unistd.h>
4 #include<string.h>
5 #include<assert.h>
6
7 int main()
8 {
9 int i=0;
10 for(;i<5;i++)
11 {
12 write(1,"B",1);
13 int n=rand()%3;
14 sleep(n);
15 write(1,"B",1);
16 n=rand()%3;
17 sleep(n);
18 }
19 exit(0);
20 }
运行结果如下
从图中可以看出没有使用信号量机制的时候进程不是同步的；
同步时的输出结果应该是A和B是成对出现的
例如：AABBAABBAAAABBBBAABB这种样子
使用信号量机制后的程序：
程序A.c
1 #include<stdlib.h>
2 #include<stdio.h>
3 #include<unistd.h>
4 #include<string.h>
5 #include<assert.h>
6 #include"sem.h"
7 int main()
8 {
9 sem_init();
10 int i=0;
11 for(;i<5;i++)
12 {
13 sem_p();
14 write(1,"A",1);
15 int n=rand()%3;
16 sleep(n);
17 write(1,"A",1);
18 sem_v();
19 n=rand()%3;
20 sleep(n);
21 }
22 sleep(10);
23 sem_destroy();
24 exit(0);
25 }
程序B.c
1 #include<stdlib.h>
2 #include<stdio.h>
3 #include<unistd.h>
4 #include<string.h>
5 #include<assert.h>
6
7 int main()
8 {
9 sem_init();
10 int i=0;
11 for(;i<5;i++)
12 {
13 sem_p();
14 write(1,"B",1);
15 int n=rand()%3;
16 sleep(n);
17 write(1,"B",1);
18 sem_v();
19 n=rand()%3;
20 sleep(n);
21 }
22 exit(0);
23 }
24
程序sem.h 为使用信号量同步进程的头文件
1 #include<stdio.h>
2 #include<stdlib.h>
3 #include<unistd.h>
4 #include<string.h>
5 #include<assert.h>
6 #include<sys/sem.h>
7
8 union semun
9 {
10 int val;
11 };
12
13 void sem_init();
14 void sem_p();
15 void sem_v();
16 void sem_destroy();
~
程序sem.c
#include"sem.h"
2
3
4 static int semid=-1;
5 void sem_init()
6 {
7 semid=semget((key_t)1234,1,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600);
8 if(semid==-1)
9 {
10 semid=semget((key_t)1234,1,0600);
11 if(semid==-1)
12 {
13 perror("semget error");
14 return;
15 }
16 }
17 else
18 {
19 union semun a;
20 a.val=1;
21 if(semctl(semid,0,SETVAL,a)==-1)
22 {
23 perror("semctl error");
24 }
25 }
26 return ;
27 }
28
29 void sem_p()
30 {
31
32 struct sembuf buf;
33 buf.sem_num=0;
34 buf.sem_op=-1;//p
35 buf.sem_flg=SEM_UNDO;//程序崩掉也会将资源还回去
36
37 if(semop(semid,&buf,1)==-1)
38 {
39 perror("semop p error");
40 }
41
42 }
43 void sem_v()
44 {
45 struct sembuf buf;
46 buf.sem_num=0;
47 buf.sem_op=1;//v
48 buf.sem_flg=SEM_UNDO;//程序崩掉也会将资源还回去
49
50 if(semop(semid,&buf,1)==-1)
51 {
52 perror("semop v error");
53 }
54 }
55 void sem_destroy()
56 {
57 if(semctl(semid,0,IPC_RMID)==-1)//若删除失败
58 {
59 perror("semctl error");
60 }
61
62
63 }
运行结果如下
由运行结果可以看出：使用信号量机制实现了进程之间的同步