共享内存，信号量

一、进程之间的通信。--- 共享内存。
1、什么是共享内存？机制如何？
共享内存也是属于IPC对象，所以在使用之前，必须为共享内存申请key值。
共享内存由于存在于运行内存上，运行内存在linux下所有的进程都可以访问到，结论就是任意的两个进程都可以通过共享内存进行通信。
实现步骤： key值  -> ID号  -> 共享内存地址  -> 数据交换  -> 撤销映射。

2、 共享内存函数接口？
1）先申请key值。
   key = ftok(".",10);

2）根据申请到的key值去申请共享内存的ID号。  -> shmget()  -> man 2 shmget
功能： allocates a System V shared memory segment
    //允许在系统中申请一块共享内存   -> 你的住房证明

头文件：
    #include <sys/ipc.h>
        #include <sys/shm.h>

原型：
    int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

参数：
    key： 共享内存的key值。
    size：共享内存的总字节数，必须是PAGE_SIZE的倍数    #define PAGE_SIZE 1024
    shmflg：IPC_CREAT|0666   -> 不存在则创建。

返回值：
    成功：共享内存的ID号
    失败：-1

3）根据共享内存ID号去运行内存上申请对应的空间。  -> shmat()  -> man 2 shmat
头文件：
    #include <sys/types.h>
        #include <sys/shm.h>

原型：
    void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

参数：
    shmid：共享内存的ID号。    
    shmaddr：NULL   -> 系统自动分配空间给你   99.99999%
        不为NULL-> 用户自己选择地址       0.000001%
    shmflg：普通属性 0

返回值：    
    成功：共享内存起始地址。
    失败：(void *)-1

4）撤销映射。  -> shmdt()  -> man 2 shmdt
头文件：
    #include <sys/types.h>
        #include <sys/shm.h>

原型：
    int shmdt(const void *shmaddr);

参数：
    shmaddr： 共享内存起始地址。

返回值：
    成功：0
    失败：-1

5）删除共享内存IPC对象。  -> shmctl()  -> man 2 shmctl
头文件：
    #include <sys/ipc.h>
        #include <sys/shm.h>

原型：
    int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

参数：
    shmid：共享内存的ID号。    
    cmd：IPC_RMID  -> 删除共享内存IPC对象
    buf：如果是删除，填NULL就行了。

返回值：
    成功：0    
    失败：-1

3、 案例  --  使用共享内存通信机制，实现jack.c发送数据给rose.c。
          rose.c每隔2S就打印一次共享内存的数据。

发送端：
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
    //1、 申请共享内存的key值。
    key_t key = ftok(".",10);
    
    //2、 根据key值去申请共享内存ID号。
    int shmid = shmget(key,2048,IPC_CREAT|0666);
    
    //3、 根据ID号去运行内存中申请对应的空间。
    char *p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);
    
    //4、  不断将数据写入到共享内存上。
    while(1)
    {
        fgets(p,2048,stdin);
        
        //5、  如果把"quit"放在共享内存上，则进程退出。
        if(strncmp(p,"quit",4) == 0)
        {
            break;
        }    
    }
    
    return 0;
}

接收端：
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
    //1、 申请共享内存的key值。
    key_t key = ftok(".",10);
    
    //2、 根据key值去申请共享内存ID号。
    int shmid = shmget(key,2048,IPC_CREAT|0666);
    
    //3、 根据ID号去运行内存中申请对应的空间。
    char *p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);
    
    //4、 不断地打印共享内存上的数据出来
    while(1)
    {
        printf("from shm:%s",p);
        
        sleep(1);
        
        if(strncmp(p,"quit",4) == 0)
        {
            break;
        }
    }
    
    //5. 撤销映射，删除IPC对象
    shmdt(p);
    shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);
    
    return 0;    
}

结果：
接受端每隔2S就会打印一次共享内存上的数据，即使数据没有修改，也会打印，不会阻塞。
最终目标： 
jack  -> 输入一次数据  -> 发送一次  -> rose  -> 接收一次数据  -> 打印一次

二、处理同步互斥的方式。  ---  信号量。
1、 什么是信号量？
信号量也是属于IPC对象，所以使用信号量之前必须先申请key值。
信号量不是用于进程之间的通信，只是作用与进程之间的通信。

2、学习信号量的函数接口？
1）申请key值。
   key = ftok(".",10);

2）根据key值来申请信号量ID号。  -> semget()  -> man 2 semget
功能： get a System V semaphore set identifier
    //获取信号量的ID号

头文件：
    #include <sys/types.h>
        #include <sys/ipc.h>
        #include <sys/sem.h>

原型：
    int semget(key_t key, int nsems, int semflg); 

参数：
    key： key值。
    nsems： 信号量中元素的个数。
    semflg：IPC_CREAT|0666

返回值：
    成功：信号量的ID号
    失败：-1

3）设置信号量元素的起始值/删除信号量的IPC对象。  -> semctl()  -> man 2 semctl
头文件：
    #include <sys/types.h>
        #include <sys/ipc.h>
        #include <sys/sem.h>
原型：
       int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

参数：
    semid：信号量的ID号
    semnum：需要操作的成员的下标   空间:0   数据:1
    cmd:  SETVAL   -> 用于设置信号元素的起始值
          IPC_RMID -> 删除信号量的ID号
    ...:  如果cmd填SETVAL，那么最后一个参数就是起始值
          如果cmd填IPC_RMID，最后一个参数就会忽略。

例如：我想设置空间为1，数据为0，那么怎么做？
semctl(semid,0,SETVAL,1);  -> 设置空间起始值为1
semctl(semid,1,SETVAL,0);  -> 设置数据起始值为0

如果想删除信号量ID号。
semctl(semid,0,IPC_RMID);

4）如何实现信号量的P/V操作？  （p操作(减1操作): 1变成0， v操作(加1操作): 0变成1）
                 semop()   -> man 2 semop

头文件：
    #include <sys/types.h>
        #include <sys/ipc.h>
        #include <sys/sem.h>

原型：
    int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);

参数：
    semid：信号量的ID号
    sops：进行P/V操作的结构体
struct sembuf{
    unsigned short sem_num;  需要操作的成员的下标   空间:0  数据:1        
    short          sem_op;   P操作/V操作           p操作：-1  v操作：1    
    short          sem_flg;  普通属性，填0。
}
    nsops： 信号量操作结构体的个数： -> 1

返回值：
    成功：0
    失败：-1

3、案例： 
   我们要将信号量加入到刚才的代码中，处理同步互斥。

参考： shm+sem/