linux进程内存共享---实现生产者消费者问题

操作系统实验三

要求：使用进程信号量实现生产者消费者

错误代码：

#include<semaphore.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
struct Product{
int num;
struct Product *next;
};
struct Product *head;


int main(){
sem_t sem;
if(sem_init(&sem,1,1)<0){
perror("sem init error");
exit(0);  
}


struct Product *p;
int i=fork(),loop=10,k;
printf("i=%d\n",i);
//child Customer
if(i==0){
for(k=0;k<loop;k++){
sem_wait(&sem);

if(head==NULL)
sleep(3);  

p=head;
head=p->next;
printf("sell one NO.%d\n",p->num);
sem_post(&sem);
}
exit(0);  
}
//parent producer
for(k=0;k<loop;k++){
sem_wait(&sem);
p=malloc(sizeof(struct Product));
p->num=rand()%1000+1;
p->next=head;
head=p;
printf("produce one NO.%d\n",p->num);
sem_post(&sem);
sleep(1);
}
exit(0);  
}

错误：

1.父进程没有等待处理子进程

如果子进程在父进程前结束

（虽然exit，但为了方便父进程查看子进程结束时状态信息即怎么结束的等，仍会保留一些状态==zombie）

变成僵尸进程，

否则子进程则由init 进程领养；

2.注意与多线程下实现生产者消费者不同，进程间不会共享Product这个结构体

所以子进程中head指针一直为NULL  .................................

原因：

使用fork时 

子进程复制了父进程的堆栈段，数据段但不包括正文段，共用相同的正文段（代码段）（所以会执行同样的代码）

当父子进程有一个想要修改数据或者堆栈时，两个进程真正分裂。（复制方式 ：搜索 写时拷贝技术(copy-on-write)）

所以这里变量实际是各自独立保存在物理空间的，信号量不是（创建时pshared==1 ，设置为共享）；

//----------------------------------------------修改--------------------------------------------------

方法一：

使用IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）对象和有名POSIX信号量

函数介绍：

1:shmget shm (share memory)

<span style="font-size:14px;">#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
int shmget(key_t key,size_t size,int shmflg)</span>

功能：分配一块共享内存 

返回值:

调用成功返回一个shmid（类似打开一个或创建一个文件获得的文件描述符一样）;

调用失败返回-1。

参数说明:

<1>key标识共享内存的键值(就像文件的标识是文件名):0  / IPC_PRIVATE。

当key的取值为IPC_PRIVATE,则函数shmget()将创建一块新的共享内存；

如果key的取值为0，而参数shmflg中设置了IPC_CREATE这个标志，则同样创建一块新的共享内存。

通过这种方式分配的共享内存，一般用来亲缘关系的进程间通信。

<2>size是要建立共享内存的长度。所有的内存分配操作都是以页为单位的。所以如果一个进程只申请一块只有一个字节的内存，内存也会分配整整一页(在i386机器中一页的缺省大小PACE_SIZE = 4096字节)。

<3>shmflg有效的标志包括IPC_CREAT 和IPC_EXCL,他们的功能与open()的O_CREAT和O_EXCL相当。

IPC_CREAT      如果共享内存不存在，则创建一个共享内存，否则直接打开已存在的

IPC_EXCL        只有在共享内存不存在的时候，新的共享内存才建立，否则就产生错误

2:shmat   shmat(activate)

void * shmat(int shmid,const void * shmaddr,int shmflg)

函数shmat将标识号为shmid共享内存映射到调用进程的地址空间中。

参数说明:

shmid  :  要映射的共享内存区标识符

shmaddr  :  将共享内存映射到指定地址(若为NULL,则表示由系统自动完成映射)

shmflg  :  SHM_RDONLY  共享内存只读

                默认0:共享内存可读写。

返回值 :调用成功放回映射后的地址 ,出错放回(void *)-1；

3.shmdt (deactive)

int shmdt(const void * shmaddr)

注意：当一个进程不再需要共享内存段时，它将调用shmdt()系统调用取消这个段，但是，这并不是从内核真正地删除这个段， 而是把相关shmid_ds结构的shm_nattch域的值减1 ， 当这个值为0时，内核才从物理上删除这个共享段 。

4.shmctl(control)

int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf)

参数说明:


shmid  共享内存标识ID


cmd      IPC_STAT得到共享内存的状态
              IPC_SET改变共享内存的状态
              IPC_RMID删除共享内存


buf  是一个结构体指针。IPC_STAT的时候，取得的状态放在这个结构体中。如果要改变共享内存的状态，用这个结构体指定；

注意：


1.IPC_RMID命令实际上不从内核删除一个段，而是仅仅把这个段标记为删除，实际的删除发生最后一个进程离开这个共享段时。


2.当cmd为IPC_RMID时，第三个参数应为NULL。呵呵，大部分我们都是这样做,用这个函数删除共享内存。

过程：获得共享内存->建立共享->取消共享->删除内存