基于信号量与共享内存实现客户与服务器进程通信
发送进程
代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <semaphore.h>#define SHARED_MEM_NAME "/shared_mem"
#define SEM_NAME "/sem_sync"
#define MEM_SIZE 1024
#define END_STRING "END"int main() {int shm_fd;void *shared_mem;sem_t *sem;shm_fd = shm_open(SHARED_MEM_NAME, O_CREAT | O_RDWR, 0666);if (shm_fd == -1) {perror("shm_open failed");exit(1);}ftruncate(shm_fd, MEM_SIZE);shared_mem = mmap(0, MEM_SIZE, PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);if (shared_mem == MAP_FAILED) {perror("mmap failed");exit(1);}sem = sem_open(SEM_NAME, O_CREAT, 0666, 0);if (sem == SEM_FAILED) {perror("sem_open failed");exit(1);}char buffer[MEM_SIZE];while (1) {printf("输入字符串：");fgets(buffer, MEM_SIZE, stdin);buffer[strcspn(buffer, "\n")] = 0; // 去掉换行符strncpy((char *)shared_mem, buffer, MEM_SIZE);sem_post(sem);if (strcmp(buffer, END_STRING) == 0) {break;}}munmap(shared_mem, MEM_SIZE);close(shm_fd);sem_close(sem);return 0;
}
详细解析
0，头文件与宏定义
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <semaphore.h>
这些头文件包含了程序中使用的标准库和系统库：
-
stdio.h和stdlib.h：提供基本的输入/输出功能（如printf和fgets）以及内存管理功能（如exit）。 -
string.h：提供字符串操作函数，如strncpy和strcmp。 -
unistd.h：提供对 POSIX 操作系统 API 的访问，如close函数。 -
fcntl.h：用于文件控制操作，如shm_open中的标志。 -
sys/mman.h：包含内存映射相关的函数，如mmap和shm_open。 -
semaphore.h：提供信号量相关的功能，用于进程同步。
#define SHARED_MEM_NAME "/shared_mem"
#define SEM_NAME "/sem_sync"
#define MEM_SIZE 1024
#define END_STRING "END"
SHARED_MEM_NAME：共享内存的名称。名称必须以斜杠/开头，以表示这是一个 POSIX 共享内存对象。SEM_NAME：信号量的名称，用于同步客户端和服务器进程。MEM_SIZE：共享内存的大小，以字节为单位。在这里，大小为 1024 字节（1 KB）。END_STRING：用于判断是否结束程序的特殊字符串 “END”。
1，shm_fd
shm_fd = shm_open(SHARED_MEM_NAME, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
SHARED_MEM_NAME：共享内存的名称。名称必须以斜杠 / 开头，以表示这是一个 POSIX 共享内存对象，这里我们使用 /shared_mem 。
shm_open 函数包含在 sys/mman.h 头文件中，用于创建或打开一个 POSIX 共享内存对象。
其中 O_CREAT | O_RDRW 标志如果共享内存对象不存在就创建它，并且以可读可写模式打开它。
2，
0666 为权限设置，表示共享内存对象对所有用户可读可写。
错误处理：如果 shm_open 失败，返回 -1，并通过 perror 打印错误信息，然后调用 exit(1) 终止程序。
2，ftruncate
ftruncate(shm_fd, MEM_SIZE);
3，mmap
shared_mem = mmap(0, MEM_SIZE, PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);if (shared_mem == MAP_FAILED) {perror("mmap failed");exit(1);}
设置共享内存对象的大小为 MEM_SIZE 字节，即 1024 字节。
- mmap：将共享内存映射到进程的地址空间，以便我们可以像使用普通内存一样访问它。
0：让操作系统选择共享内存的映射地址。MEM_SIZE：映射的大小（1024 字节）。PROT_WRITE：指定映射区域可写。MAP_SHARED：其他进程对共享内存的修改是可见的，并且会影响到共享内存的实际内容。shm_fd：共享内存对象的文件描述符。0：偏移量，表示从共享内存的开头开始映射。
- 错误处理：如果
mmap失败，返回MAP_FAILED，并打印错误信息，然后终止程序。
4，sem_open
sem = sem_open(SEM_NAME, O_CREAT, 0666, 0);
if (sem == SEM_FAILED) {perror("sem_open failed");exit(1);
}
- sem_open：创建或打开一个命名信号量。
SEM_NAME：信号量的名称。O_CREAT：如果信号量不存在，则创建它。0666：权限设置，表示信号量对所有用户可访问。0：信号量的初始值为 0（表示不可用状态）。
- 错误处理：如果
sem_open失败，返回SEM_FAILED，并打印错误信息，然后终止程序。
5，主循环
char buffer[MEM_SIZE];while (1) {printf("输入字符串：");fgets(buffer, MEM_SIZE, stdin);buffer[strcspn(buffer, "\n")] = 0; // 去掉换行符strncpy((char *)shared_mem, buffer, MEM_SIZE);sem_post(sem);if (strcmp(buffer, END_STRING) == 0) {break;}}
从键盘中读入字符串，然后去掉换行符。
strcspn 的作用是找到 \n 的位置，然后该位置换为 \0，表示字符串结尾。
strncpy 表示将 buffer 中的内容复制到 shared_mem 中。
sem_post 表示增加信号量的值，表示共享内存中有新的数据可读，这个操作通知服务器进程可以读取共享内存的内容。
我们重复这个循环，直到输入的字符串为 END 时终止。
6，释放资源
munmap(shared_mem, MEM_SIZE);
close(shm_fd);
sem_close(sem);
munmap : 接触共享内存映射，释放地址空间
close : 关闭共享内存的文件描述符
sem_close : 关闭信号量
接收进程
代码与发送进程类似，故不做解析。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <semaphore.h>#define SHARED_MEM_NAME "/shared_mem"
#define SEM_NAME "/sem_sync"
#define MEM_SIZE 1024
#define END_STRING "END"int main() {int shm_fd;void *shared_mem;sem_t *sem;shm_fd = shm_open(SHARED_MEM_NAME, O_RDONLY, 0666);if (shm_fd == -1) {perror("shm_open failed");exit(1);}shared_mem = mmap(0, MEM_SIZE, PROT_READ, MAP_SHARED, shm_fd, 0);if (shared_mem == MAP_FAILED) {perror("mmap failed");exit(1);}sem = sem_open(SEM_NAME, 0);if (sem == SEM_FAILED) {perror("sem_open failed");exit(1);}char buffer[MEM_SIZE];while (1) {sem_wait(sem);strncpy(buffer, (char *)shared_mem, MEM_SIZE);buffer[MEM_SIZE - 1] = '\0'; // 确保字符串以NULL结尾printf("读取字符串：%s\n", buffer);if (strcmp(buffer, END_STRING) == 0) {break;}}munmap(shared_mem, MEM_SIZE);close(shm_fd);sem_close(sem);return 0;
}
和close()区别)
)
