Linux--信号量共享内存

1.基础知识：

（1）共享内存是最快的IPC形式。一旦这样的内存映射到共享它的进程的地址空间，这些进程间的数据传递不再涉及内核，即进程不再通过执行进入内核的系统调用来传递彼此的数据。

（2）共享内存的生命周期随内核。

（3）注意：共享内存未提供任何保护资源，即共享内存自身没有同步与互斥机制，但它是临界资源，所以我们需要利用其它机制来保证数据的正确性，Linux下就可以用信号量达到同步的目的。

（4）linux共享内存有两种方式（本文主要介绍shmget方式）：

                1）mmap方式，适用于父子进程之间，创建的内存非常大时；

                2）shmget方式，适用于同一台电脑上不同进程之间，创建的内存相对较小。

（5）进程间利用共享内存实现消息队列的基本原理如下图

 2.相关函数

1.semget

1.函数原型

2.函数功能

创建或者获取一个已经存在的信号量;

如果为全新创建,也就是不知道是否有人创建过,则IPC_CREATE|IPC_EXCEL,就是如果没

3.参数

key：两个进程使用相同的key值,就可以使用同一个信号量;

nsems：创建几个信号量;

semflg：标志位;如果为创建:IPC_CREAT;

4.返回值

成功返回一个非负整数即该信号集的标识码；失败返回-1

2.semop

1.函数原型

2.函数功能

对信号量进行改变,做P操作或者V操作;

3.参数

semid：信号量的id号,也就是刚才semget的返回值;说明对哪个信号量进行操作;

sops：结构体指针,指向sembuf的结构体指针,sembuf结构体有三个成员变量:sem_num表

示信号量的编号 ( 即指定信号量集中的信号量下标 );

nsops：表示是p还是v操作;1为v操作 (加1),-1为p操作(减1);sem_flg为标志位;

4.返回值

成功返回0；失败返回-1

5.说明

unsigned short sem_num;  /* semaphore number */第几个信号量
short          sem_op;   /* semaphore operation */p（-1）操作还是v操作（+1）
short          sem_flg;  /* operation flags */标志位

3.semctl

1.函数原型

**注意**:联合体semun,这个联合体需要自己定义; 

2.函数功能

控制信号量集 对信号量进行控制:初始化/删除信号量

3.参数

semid：信号量id;  由semget函数返回的信号量集标识码

semnum：信号量编号; 信号量集中信号量的序号

cmd：命令:SETVAL:初始化信号量; IPC_RMID:删除信号量; 将要采取的动作（有三个可取值）

4.返回值

成功返回0，失败返回-1

3.思路：

4.代码

1. sem.h

#include
#include
#include 
#include 
#include 
 
union semun
{
    int val;
};
 
void sem_init();
void sem_p(int index);
void sem_v(int index);
void sem_destroy();
 

2.sem.c

#include "sem.h"
#define  SEM_NUM  2
static int semid = -1;
void sem_init()
{
    semid = semget((key_t)1234,SEM_NUM,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600);//全新创建
    if (semid == -1 )
    {
        semid = semget((key_t)1234,SEM_NUM,0600);
        if ( semid == -1)
        {
            printf("semget err\n");
            return;
        }
    }
    else
    {
        int arr[SEM_NUM] = {1,0};
        for( int i = 0; i < SEM_NUM; i++ )
        {
            union semun a;
            a.val = arr[i];
            if ( semctl(semid,i,SETVAL,a) == -1 )//全新创建成功，就初始化
            {
                printf("semctl err\n");
            }
        }
    }
}
void sem_p(int index)
{
    if ( index < 0 || index >= SEM_NUM )
    {
        return;
    }
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num = index;
    buf.sem_op = -1;//p
    buf.sem_flg = SEM_UNDO;
    if ( semop(semid,&buf,1) == -1 )
    {
        printf("sem p err\n");
    }
}
void sem_v(int index)
{
    if ( index < 0 || index >= SEM_NUM )
    {
        return;
    }
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num = index;
    buf.sem_op = 1;//v
    buf.sem_flg = SEM_UNDO;
    if ( semop(semid,&buf,1) == -1 )
    {
        printf("sem v err\n");
    }
}
void sem_destroy()
{
    if ( semctl(semid,0,IPC_RMID) == -1 )
    {
        printf("semctl del err\n");
    }
}

3.a.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "sem.h"
int main()
{
    int  shmid = shmget((key_t)1234,256,0600|IPC_CREAT);//创建/获取共享内存
    if ( shmid == -1 )
    {
        printf("shmget err\n");
        exit(0);
    }
 
    char* s = (char*)shmat(shmid,NULL,0);
    if ( s == (char*)-1 )
    {
        printf("shmat err\n");
        exit(0);
    }
 
    sem_init();//2  1,0
    while( 1 )
    {
        printf("input\n");
        char buff[128] = {0};
        fgets(buff,128,stdin);
        sem_p(0);
        strcpy(s,buff);
        sem_v(1);
        if ( strncmp(buff,"end",3) == 0 )
        {
            break;
        }
    }
 
    shmdt(s);
    exit(0);
}

4.b.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "sem.h"
int main()
{
    int  shmid = shmget((key_t)1234,256,0600|IPC_CREAT);//创建/获取共享内存
    if ( shmid == -1 )
    {
        printf("shmget err\n");
        exit(0);
    }
 
    char* s = (char*)shmat(shmid,NULL,0);
    if ( s == (char*)-1 )
    {
        printf("shmat err\n");
        exit(0);
    }
 
    sem_init();//2  1,0
    while( 1 )
    {
        printf("input\n");
        char buff[128] = {0};
        fgets(buff,128,stdin);
        sem_p(0);
        strcpy(s,buff);
        sem_v(1);
        if ( strncmp(buff,"end",3) == 0 )
        {
            break;
        }
    }
 
    shmdt(s);
    exit(0);
}

 

 只运行b.c,会阻塞