生产者与消费者Linux设计实验步骤即相应代码

以下是生产者与消费者在Linux环境下的实验步骤及相应代码：

1. 创建共享内存区域和信号量

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>

#define SHM_KEY 1234
#define SEM_KEY 5678

int main()
{
    int shmid, semid;

    // 创建共享内存
    shmid = shmget(SHM_KEY, sizeof(int), IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid == -1)
    {
        perror("shmget");
        return -1;
    }

    // 映射共享内存
    int *buffer = (int *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (buffer == (int *)-1)
    {
        perror("shmat");
        return -1;
    }

    // 初始化共享内存
    *buffer = 0;

    // 创建信号量
    semid = semget(SEM_KEY, 2, IPC_CREAT | 0666);
    if (semid == -1)
    {
        perror("semget");
        return -1;
    }

    // 初始化信号量
    semctl(semid, 0, SETVAL, 10);  // 可用资源为10
    semctl(semid, 1, SETVAL, 0);   // 已经消费的资源为0

    return 0;
}

2. 创建生产者和消费者进程

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>

#define SHM_KEY 1234
#define SEM_KEY 5678

int main()
{
    int shmid, semid;
    int *buffer;

    // 获取共享内存
    shmid = shmget(SHM_KEY, sizeof(int), 0666);
    if (shmid == -1)
    {
        perror("shmget");
        return -1;
    }

    // 映射共享内存
    buffer = (int *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (buffer == (int *)-1)
    {
        perror("shmat");
        return -1;
    }

    // 获取信号量
    semid = semget(SEM_KEY, 2, 0666);
    if (semid == -1)
    {
        perror("semget");
        return -1;
    }

    // 创建生产者进程
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("fork");
        return -1;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        // 生产者进程
        while (1)
        {
            // 等待可用资源
            sem_wait(semid, 0);

            // 生产资源
            (*buffer)++;

            // 增加已经生产的资源数量
            sem_post(semid, 1);
        }
    }

    // 创建消费者进程
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("fork");
        return -1;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        // 消费者进程
        while (1)
        {
            // 等待已经生产的资源
            sem_wait(semid, 1);

            // 消费资源
            (*buffer)--;

            // 增加已经消费的资源数量
            sem_post(semid, 0);
        }
    }

    // 等待子进程结束
    wait(NULL);

    // 分离共享内存
    shmdt(buffer);

    // 删除共享内存和信号量
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    semctl(semid, 0, IPC_RMID);
    semctl(semid, 1, IPC_RMID);

    return 0;
}

需要注意的是，在实验过程中需要保证生产者和消费者之间的顺序，避免出现竞争条件和死锁等问题。可以使用互斥锁和条件变量来实现同步，保证生产者和消费者之间的顺序。此外，还需要注意共享内存和信号量的大小和数量，避免出现资源不足或浪费的问题。