说明

本文是《操作系统概念(第九版)》3.4节“进程间通信”的练习。

进程间通信主要由两种模型：

• 共享内存
• 消息传递

本文使用共享内存的方式实现进程间的通信

创建消息生产者

创建生产者的主要操作包括：

• 定义共享内存的大小、名称，以及通信消息的具体message内容
• 定义共享内存的对象和内存映射文件指针
• 用shm_open()方法，实例化共享内存对象（其参数包括共享内存名称和对象权限等）
• 用ftruncate()方法，配置共享内存对象的大小
• 用mmap()方法，创建内存映射文件，以便包含共享内存对象，它返回一个指向内存映射文件的指针，可用其访问共享内存对象
• 最后，对共享内存的写入，是通过调用sprintf()方法和向内存映射文件指针写入格式化字符串实现（每次写入之后，都要用所写字节的数量递增指针）

创建生产者的详细代码如下，可以新建一个producer.c文件，然后将代码拷贝进去：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>int main() {/* the size of shared memory object */const int SIZE = 4096;/* name of the shared memory object */const char *name = "OS";/* strings written to the shared memory */const char *message_0 = "Hello";const char *message_1 = "World!";/* shared memory file descriptor */int shm_fd;/* pointer to shared memory object */void *ptr;/* create the shared memory object */shm_fd = shm_open(name, O_CREAT | O_RDWR, 0666);/* configure the size of the shared memory object */ftruncate(shm_fd, SIZE);/* memory map the shared memory object */ptr = mmap(0, SIZE, PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);/* write to the shared memory object */sprintf(ptr, "%s", message_0);ptr += strlen(message_0);sprintf(ptr, "%s", message_1);ptr += strlen(message_1);printf("Written done!");return 0;
}

创建消息消费者

创建消费者的代码和创建消费者的代码有一些类似的地方，但是也有一些区别：

• 不需要创建一个共享内存对象，而是通过名称去打开一个共享内存对象
• 访问内存对象之后，调用了shm_unlink()方法移除了共享内存段

创建消费者的详细代码如下，可以新建一个consumer.c文件，然后将下列代码拷贝进去：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>int main(){/* the size of shared memory object */const int SIZE = 4096;/* name of the shared memory object */const char *name = "OS";/* shared memory file descriptor */int shm_fd;/* pointer to shared memory object */void *ptr;/* open the shared memory object */shm_fd = shm_open(name, O_RDONLY, 0666);/* memory map the shared memory object */ptr = mmap(0, SIZE, PROT_READ, MAP_SHARED, shm_fd, 0);/* read from the shared memory object */printf("%s", (char *)ptr);/* remove the shared memroy object */shm_unlink(name);printf("\n");printf("Read done!\n");return 0;
}

编译和运行

接下来是编译两个c文件，然后执行生产者代码，最后执行消费者代码

# 编译生产者代码
gcc -o producer producer.c -lrt## 编译消费者代码
gcc -o consumer consumer.c -lrt ## 执行生产者代码
./producer## 执行消费者代码
./consumer

最终的执行效果如下：

报错处理

致命错误：stlib.h：没有那个文件或目录

如果有下面的报错，那么是因为引用的文件名称错误，正确的应该是 #include <stdlib.h> （我看到的书上少了一个‘d’）

producer.c:6:10: 致命错误：sys/stath：没有那个文件或目录#include <sys/stath>^~~~~~~~~~~
编译中断。

错误：‘O_RDRW’ undeclared (first use in this function); did you mean ‘O_RDWR’?

如果是下面的报错，则应该将O_RDRW改成O_RDWR

producer.c:27:36: 错误：‘O_RDRW’ undeclared (first use in this function); did you mean ‘O_RDWR’?shm_fd = shm_open(name, O_CREAT | O_RDRW, 0666);^~~~~~O_RDWR
producer.c:27:36: 附注：每个未声明的标识符在其出现的函数内只报告一次

‘PROT_WRITE’ undeclared, ‘MAP_SHARED’未声明

以下报错，需要新增两个文件引用：

• #include <sys/mman.h>
• #include <unistd.h>

producer.c:33:22: 错误：‘PROT_WRITE’ undeclared (first use in this function); did you mean ‘S_IWRITE’?ptr = mmap(0, SIZE, PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);^~~~~~~~~~S_IWRITE
producer.c:33:34: 错误：‘MAP_SHARED’未声明(在此函数内第一次使用)ptr = mmap(0, SIZE, PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);^~~~~~~~~~

对‘shm_open’未定义的引用

解决办法： 在编译命令最后加 -lrt

/tmp/ccnkitBK.o：在函数‘main’中：
producer.c:(.text+0x39)：对‘shm_open’未定义的引用
collect2: 错误：ld 返回 1