linux进程通信(一)--共享内存+信号量,代码示例

长平狐 发布于 2012/06/12 15:32
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理论很多,我们需要的是代码实践,呵呵!

来自:http://fengtong.javaeye.com/blog/456661

 

/*server.c:向共享内存中写入People*/  
#include <stdio.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/ipc.h>  
#include <sys/sem.h>  
  
int main()  
{  
    struct People{  
        char name[10];  
        int age;  
    };  
      
    int semid;  
    int shmid;  
    key_t semkey;  
    key_t shmkey;  
    semkey=ftok("server.c",0);  
    shmkey=ftok("client.c",0);  
      
    /*创建共享内存和信号量的IPC*/  
    semid=semget(semkey,1,0666|IPC_CREAT);  
    if(semid==-1)  
    printf("creat sem is fail/n");  
    shmid=shmget(shmkey,1024,0666|IPC_CREAT);  
    if(shmid==-1)  
    printf("creat shm is fail/n");  
      
    /*设置信号量的初始值,就是资源个数*/  
    union semun{  
        int val;  
        struct semid_ds *buf;  
        ushort *array;  
    }sem_u;  
      
    sem_u.val=1;  
    semctl(semid,0,SETVAL,sem_u);  
      
    /*将共享内存映射到当前进程的地址中,之后直接对进程中的地址addr操作就是对共享内存操作*/  
      
    struct People * addr;  
    addr=(struct People*)shmat(shmid,0,0);  
    if(addr==(struct People*)-1)  
    printf("shm shmat is fail/n");  
      
    /*信号量的P操作*/  
    void p()  
    {  
        struct sembuf sem_p;  
        sem_p.sem_num=0;  
        sem_p.sem_op=-1;  
        if(semop(semid,&sem_p,1)==-1)  
        printf("p operation is fail/n");          
    }  
  
    /*信号量的V操作*/  
    void v()  
    {  
        struct sembuf sem_v;  
        sem_v.sem_num=0;  
        sem_v.sem_op=1;  
        if(semop(semid,&sem_v,1)==-1)  
        printf("v operation is fail/n");  
    }  
      
    /*向共享内存写入数据*/  
    p();  
    strcpy((*addr).name,"xiaoming");  
/*注意:①此处只能给指针指向的地址直接赋值,不能在定义一个  struct People people_1;addr=&people_1;因为addr在addr=(struct People*)shmat(shmid,0,0);时,已经由系统自动分配了一个地址,这个地址与共享内存相关联,所以不能改变这个指针的指向,否则他将不指向共享内存,无法完成通信了。 
注意:②给字符数组赋值的方法。刚才太虎了。。*/  
    (*addr).age=10;  
    v();  
      
    /*将共享内存与当前进程断开*/  
    if(shmdt(addr)==-1)  
    printf("shmdt is fail/n");    
      
}  
 

 

/*client.c:从共享内存中读出People*/  
#include <stdio.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/ipc.h>  
#include <sys/sem.h>  
  
int main()  
{  
    int semid;  
    int shmid;  
    key_t semkey;  
    key_t shmkey;  
    semkey=ftok("server.c",0);  
    shmkey=ftok("client.c",0);  
      
    struct People{  
        char name[10];  
        int age;  
    };  
  
    /*读取共享内存和信号量的IPC*/    
    semid=semget(semkey,0,0666);  
    if(semid==-1)  
    printf("creat sem is fail/n");  
    shmid=shmget(shmkey,0,0666);  
    if(shmid==-1)  
    printf("creat shm is fail/n");  
      
    /*将共享内存映射到当前进程的地址中,之后直接对进程中的地址addr操作就是对共享内存操作*/  
    struct People * addr;  
    addr=(struct People*)shmat(shmid,0,0);  
    if(addr==(struct People*)-1)  
    printf("shm shmat is fail/n");  
      
    /*信号量的P操作*/  
    void p()  
    {  
        struct sembuf sem_p;  
        sem_p.sem_num=0;  
        sem_p.sem_op=-1;  
        if(semop(semid,&sem_p,1)==-1)  
        printf("p operation is fail/n");          
    }  
      
    /*信号量的V操作*/  
    void v()  
    {  
        struct sembuf sem_v;  
        sem_v.sem_num=0;  
        sem_v.sem_op=1;  
        if(semop(semid,&sem_v,1)==-1)  
        printf("v operation is fail/n");  
    }  
      
    /*从共享内存读出数据*/  
    p();  
    printf("name:%s/n",addr->name);  
    printf("age:%d/n",addr->age);  
    v();  
      
    /*将共享内存与当前进程断开*/  
    if(shmdt(addr)==-1)  
    printf("shmdt is fail/n");  
      
    /*IPC必须显示删除。否则会一直留存在系统中*/  
    if(semctl(semid,0,IPC_RMID,0)==-1)  
    printf("semctl delete error/n");  
    if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)==-1)  
    printf("shmctl delete error/n");  
}  
 

 

这里是比较通俗的解析:

2.3.3 共享内存 
共享内存是运行在同一台机器上的进程间通信最快的方式,因为数据不需要在不同的进程间复制。通常由一个进程创建一块共享内存区,其余进程对这块内存区进行读写。得到共享内存有两种方式:映射/dev/mem设备和内存映像文件。前一种方式不给系统带来额外的开销,但在现实中并不常用,因为它控制存取的将是实际的物理内存,在Linux系统下,这只有通过限制Linux系统存取的内存才可以做到,这当然不太实际。常用的方式是通过shmXXX函数族来实现利用共享内存进行存储的。 
首先要用的函数是shmget,它获得一个共享存储标识符。 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/ipc.h> 
#include <sys/shm.h> 
int shmget(key_t key, int size, int flag); 
这个函数有点类似大家熟悉的malloc函数,系统按照请求分配size大小的内存用作共享内存。Linux系统内核中每个IPC结构都有的一个非负整数的标识符,这样对一个消息队列发送消息时只要引用标识符就可以了。这个标识符是内核由IPC结构的关键字得到的,这个关键字,就是上面第一个函数的key。数据类型key_t是在头文件sys/types.h中定义的,它是一个长整形的数据。在我们后面的章节中,还会碰到这个关键字。 
当共享内存创建后,其余进程可以调用shmat()将其连接到自身的地址空间中。 
void *shmat(int shmid, void *addr, int flag); 
shmid为shmget函数返回的共享存储标识符,addr和flag参数决定了以什么方式来确定连接的地址,函数的返回值即是该进程数据段所连接的实际地址,进程可以对此进程进行读写操作。 
使用共享存储来实现进程间通信的注意点是对数据存取的同步,必须确保当一个进程去读取数据时,它所想要的数据已经写好了。通常,信号量被要来实现对共享存储数据存取的同步,另外,可以通过使用shmctl函数设置共享存储内存的某些标志位如SHM_LOCK、SHM_UNLOCK等来实现。

2.3.4 信号量 
信号量又称为信号灯,它是用来协调不同进程间的数据对象的,而最主要的应用是前一节的共享内存方式的进程间通信。本质上,信号量是一个计数器,它用来记录对某个资源(如共享内存)的存取状况。一般说来,为了获得共享资源,进程需要执行下列操作: 
(1) 测试控制该资源的信号量。 
(2) 若此信号量的值为正,则允许进行使用该资源。进程将进号量减1。 
(3) 若此信号量为0,则该资源目前不可用,进程进入睡眠状态,直至信号量值大于0,进程被唤醒,转入步骤(1)。 
(4) 当进程不再使用一个信号量控制的资源时,信号量值加1。如果此时有进程正在睡眠等待此信号量,则唤醒此进程。 
维护信号量状态的是Linux内核操作系统而不是用户进程。我们可以从头文件/usr/src/linux/include /linux /sem.h中看到内核用来维护信号量状态的各个结构的定义。信号量是一个数据集合,用户可以单独使用这一集合的每个元素。要调用的第一个函数是semget,用以获得一个信号量ID。 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/ipc.h> 
#include <sys/sem.h> 
int semget(key_t key, int nsems, int flag); 
key是前面讲过的IPC结构的关键字,它将来决定是创建新的信号量集合,还是引用一个现有的信号量集合。nsems是该集合中的信号量数。如果是创建新集合(一般在服务器中),则必须指定nsems;如果是引用一个现有的信号量集合(一般在客户机中)则将nsems指定为0。 
semctl函数用来对信号量进行操作。 
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg); 
不同的操作是通过cmd参数来实现的,在头文件sem.h中定义了7种不同的操作,实际编程时可以参照使用。 
semop函数自动执行信号量集合上的操作数组。 
int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops); 
semoparray是一个指针,它指向一个信号量操作数组。nops规定该数组中操作的数量。 
下面,我们看一个具体的例子,它创建一个特定的IPC结构的关键字和一个信号量,建立此信号量的索引,修改索引指向的信号量的值,最后我们清除信号量。在下面的代码中,函数ftok生成我们上文所说的唯一的IPC关键字。

 

#include <stdio.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/sem.h> 
#include <sys/ipc.h> 
void main() { 
key_t unique_key; /* 定义一个IPC关键字*/ 
int id; 
struct sembuf lock_it; 
union semun options; 
int i;

unique_key = ftok(".", 'a'); /* 生成关键字,字符'a'是一个随机种子*/ 
/* 创建一个新的信号量集合*/ 
id = semget(unique_key, 1, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666); 
printf("semaphore id=%d/n", id); 
options.val = 1; /*设置变量值*/ 
semctl(id, 0, SETVAL, options); /*设置索引0的信号量*/

/*打印出信号量的值*/ 
i = semctl(id, 0, GETVAL, 0); 
printf("value of semaphore at index 0 is %d/n", i);

/*下面重新设置信号量*/ 
lock_it.sem_num = 0; /*设置哪个信号量*/ 
lock_it.sem_op = -1; /*定义操作*/ 
lock_it.sem_flg = IPC_NOWAIT; /*操作方式*/ 
if (semop(id, &lock_it, 1) == -1) { 
printf("can not lock semaphore./n"); 
exit(1); 
}

i = semctl(id, 0, GETVAL, 0); 
printf("value of semaphore at index 0 is %d/n", i);

/*清除信号量*/ 
semctl(id, 0, IPC_RMID, 0); 
}


原文链接:http://blog.csdn.net/lanmanck/article/details/6100019
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