使用共享内存段和信号量实现“读者-写者问题”
时间: 2024-05-06 08:15:08 浏览: 13
读者-写者问题是指多个进程同时访问某一资源的情况,其中读者进程只读取资源,而写者进程则需要修改资源。为了确保数据的一致性和完整性,需要对读者和写者的访问进行同步。可以使用共享内存段和信号量来实现这种同步。
具体实现方法如下:
1. 创建一个共享内存段,用于存储资源。
2. 创建两个信号量:一个用于控制读者进程的访问,一个用于控制写者进程的访问。
3. 在读者进程中,首先获取读者信号量,然后读取共享内存段中的数据,最后释放读者信号量。
4. 在写者进程中,首先获取写者信号量,然后写入共享内存段中的数据,最后释放写者信号量。
需要注意的是,写者进程必须独占共享内存段的访问权,因此在写者进程访问时,必须将读者信号量的值设置为0,防止其他读者进程同时访问。
下面是一个简单的示例代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/wait.h>
#define SHM_KEY 0x1234
#define SEM_KEY 0x5678
int main() {
int shmid, semid;
char *shmaddr;
struct sembuf sembuf_r = {0, -1, SEM_UNDO}; // 读者信号量操作结构体
struct sembuf sembuf_w = {0, 1, SEM_UNDO}; // 写者信号量操作结构体
struct shmid_ds shm_ds;
// 创建共享内存段
shmid = shmget(SHM_KEY, sizeof(char) * 1024, IPC_CREAT | 0666);
if (shmid == -1) {
perror("shmget failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 获取共享内存段的地址
shmaddr = (char *) shmat(shmid, NULL, 0);
if (shmaddr == (char *) -1) {
perror("shmat failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 创建信号量
semid = semget(SEM_KEY, 2, IPC_CREAT | 0666);
if (semid == -1) {
perror("semget failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 初始化信号量
semctl(semid, 0, SETVAL, 1); // 读者信号量初始值为1
semctl(semid, 1, SETVAL, 1); // 写者信号量初始值为1
for (int i = 0; i < 2; i++) {
pid_t pid = fork();
if (pid == -1) {
perror("fork failed");
exit(EXIT_FAILURE);
} else if (pid == 0) {
if (i == 0) { // 读者进程
for (int j = 0; j < 10; j++) {
// 获取读者信号量
semop(semid, &sembuf_r, 1);
// 读取共享内存段中的数据
printf("Reader %d read: %s\n", getpid(), shmaddr);
// 释放读者信号量
semop(semid, &sembuf_w, 1);
}
} else { // 写者进程
for (int j = 0; j < 5; j++) {
// 获取写者信号量
semop(semid, &sembuf_w, 1);
// 写入共享内存段中的数据
sprintf(shmaddr, "This is written by Writer %d", getpid());
// 释放写者信号量
semop(semid, &sembuf_r, 1);
}
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
}
for (int i = 0; i < 2; i++) {
wait(NULL);
}
// 删除共享内存段和信号量
shmdt(shmaddr);
shmctl(shmid, IPC_RMID, &shm_ds);
semctl(semid, 0, IPC_RMID, 0);
return 0;
}
```
在上面的代码中,创建了一个大小为1024字节的共享内存段和两个信号量。在主进程中创建了两个子进程,一个用于读取共享内存段中的数据,另一个用于写入共享内存段中的数据。读者进程会读取10次数据,写者进程会写入5次数据。在读者进程中,首先获取读者信号量,然后读取共享内存段中的数据,最后释放读者信号量。在写者进程中,首先获取写者信号量,然后写入共享内存段中的数据,最后释放写者信号量。最后,在主进程中等待两个子进程结束后,删除共享内存段和信号量。