Linux系统编程. IPC方式：共享内存和信号量 . 简单复习

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本文通过两个实例详细解析了共享内存与信号量在进程间通信中的应用，展示了如何使用有名信号量和无名信号量实现进程同步，同时讨论了SIGSEGV与SIGBUS错误的区别及映射区分配细节。

信号量和共享内存简单实例练习：共享内存是所有IPC中最快的，但是需要某种形式的进程同步策略，通常选用信号量进行同步。

// 文件创建访问权限
#define RWRWRW (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH)

int main(int argc, char *argv[])
{
        int fd = -1;
        char* ptr = nullptr;
        sem_t* sem_ = nullptr;

        char zero_buffer[4096] = { 0 };

        fd = open("test", O_RDWR | O_CREAT, RWRWRW);
        assert(-1 != fd);
        // 这一步注意，要映射多大空间，源文件就需要有多大尺寸，否则mmap的时候空间会小于指定大小
        write(fd, zero_buffer, 4096);

        // 上一步打开文件的操作可以省略，指定flag | MAP_ANON,并且将fd设置为-1即可， 此时offset参数会被忽略
        // 创建映射文件区
        ptr = (char *)mmap(NULL, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
        assert(nullptr != ptr);

        // 关闭文件描述符
        close(fd);

        // 有名信号量
        sem_ = sem_open("sem_file", O_CREAT | O_EXCL, RWRWRW, 1);
        assert(nullptr != sem_);
        // 删除与信号量关联的辅助文件
        sem_unlink("sem_file");

        if (0 == fork()) { // 子进程读
                while (1) {
                        sem_wait(sem_);
                        printf("child: %s\n", ptr);
                        sem_post(sem_);

                        sleep(1);
                }
                return 0;
        }

        // 父进程写
        while (1) {
                sem_wait(sem_);

                memset(ptr, 0, 4096);
                strcat(ptr, "this is mmap test.");

                sem_post(sem_);
                sleep(1);
        }
        return 0;
}

基于内存的信号量(无名信号量)：

// 文件创建访问权限
#define RWRWRW (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH)

int main()
{
        int fd = -1;
        char* ptr = nullptr;
        sem_t sem_;

        char zero_buffer[4096] = { 0 };

        fd = open("test", O_RDWR | O_CREAT, RWRWRW);
        assert(-1 != fd);
        write(fd, zero_buffer, 4096);

        // 创建映射文件区
        ptr = (char *)mmap(NULL, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
        assert(nullptr != ptr);

        // 关闭文件描述符
        close(fd);

        // 无名信号量
        sem_init(&sem_, 1, 1);
        
        if (0 == fork()) { // 子进程读
                while (1) {
                        sem_wait(&sem_);
                        printf("child: %s\n", ptr);
                        sem_post(&sem_);

                        sleep(1);
                }
                return 0;
        }

        // 父进程写
        while (1) {
                sem_wait(&sem_);

                memset(ptr, 0, 4096);
                strcat(ptr, "this is mmap test.");

                sem_post(&sem_);
                sleep(1);
        }
        return 0;
}

这里还需要注意一点是：

SIGSEGV和SIGBUS的引发错误的区别：

SIGBUS意味着任然在内存映射区内访问，但是超出了底层支撑对象的大小。

SIGSEGV意味着我们已经在映射区以外访问。

另外：映射区分配是以页面大小整数倍分配的，如果页面大小为4096，那么mmapsize = 5000时实际分配的映射区大小向上取整为8096.