Linux 中的 IPC 机制完成“石头、剪刀、布”游戏的C语言代码

好的，以下是一个简单的使用Linux中的进程间通信（IPC）机制来完成石头、剪刀、布游戏的C语言代码示例：

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

#define SHM_SIZE 1024  // 共享内存大小

// 定义信号灯的PV操作
void P(int semid);
void V(int semid);

int main(int argc, char *argv[]) {
    int shmid, semid, *shm_ptr;
    key_t key;
    int player1_choice = -1, player2_choice = -1;  // 玩家1和玩家2选择（0为石头，1为剪刀，2为布）
    int rand_num;  // 产生的随机数
    int win, lose, tie;  // 统计胜负平局次数
    pid_t pid;

    // 生成共享内存和信号灯的key值
    if ((key = ftok(".", 'm')) == -1) {
        perror("ftok error");
        exit(1);
    }

    // 创建共享内存段
    if ((shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666)) < 0) {
        perror("shmget error");
        exit(1);
    }

    // 连接共享内存并获得指向共享内存的指针
    if ((shm_ptr = shmat(shmid, 0, 0)) == (int *) -1) {
        perror("shmat error");
        exit(1);
    }

    // 创建一个二元信号量
    if ((semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666)) == -1) {
        perror("semget error");
        exit(1);
    }

    // 初始化信号量的值为1
    semctl(semid, 0, SETVAL, 1);

    // 玩家1进程
    if ((pid = fork()) < 0) {
        perror("fork error");
        exit(1);
    } else if (pid == 0) {
        srand(time(NULL));  // 初始化随机数种子
        while (1) {
            printf("请输入 0（石头）、1（剪刀）或 2（布），输入q退出：\n");
            scanf("%d", &player1_choice);
            getchar();  // 消耗回车符

            // 如果输入的是q，则退出循环
            if (player1_choice == 'q') {
                break;
            }

            // 控制用户输入有效的选项
            if (player1_choice < 0 || player1_choice > 2) {
                printf("无效的选项，请重新输入！\n");
                continue;
            }

            // 等待另一玩家完成选择
            P(semid);

            // 从共享内存中读取另一玩家的选择
            player2_choice = *shm_ptr;

            // 判断胜负并输出结果
            if ((player1_choice == 0 && player2_choice == 1) ||
                    (player1_choice == 1 && player2_choice == 2) ||
                    (player1_choice == 2 && player2_choice == 0)) {
                printf("\n您出的是 %d（%s），另一个玩家出的是 %d（%s），您赢了！\n",
                       player1_choice, (player1_choice == 0 ? "石头" : player1_choice == 1 ? "剪刀" : "布"),
                       player2_choice, (player2_choice == 0 ? "石头" : player2_choice == 1 ? "剪刀" : "布"));
                win++;
            } else if ((player2_choice == 0 && player1_choice == 1) ||
                       (player2_choice == 1 && player1_choice == 2) ||
                       (player2_choice == 2 && player1_choice == 0)) {
                printf("\n您出的是 %d（%s），另一个玩家出的是 %d（%s），您输了！\n",
                       player1_choice, (player1_choice == 0 ? "石头" : player1_choice == 1 ? "剪刀" : "布"),
                       player2_choice, (player2_choice == 0 ? "石头" : player2_choice == 1 ? "剪刀" : "布"));
                lose++;
            } else {
                printf("\n您出的是 %d（%s），另一个玩家出的是 %d（%s），平局！\n",
                       player1_choice, (player1_choice == 0 ? "石头" : player1_choice == 1 ? "剪刀" : "布"),
                       player2_choice, (player2_choice == 0 ? "石头" : player2_choice == 1 ? "剪刀" : "布"));
                tie++;
            }

            // 释放信号灯
            V(semid);
        }
        printf("您获胜 %d 次，失败 %d 次，平局 %d 次。\n", win, lose, tie);
        printf("游戏结束！\n");
        exit(0);
    }

    // 玩家2进程
    if ((pid = fork()) < 0) {
        perror("fork error");
        exit(1);
    } else if (pid == 0) {
        srand(time(NULL));  // 初始化随机数种子
        while (1) {
            // 随机选择一个选项
            rand_num = rand() % 3;
            printf("另一个玩家选择了 %d（%s）\n", rand_num,
                   (rand_num == 0 ? "石头" : rand_num == 1 ? "剪刀" : "布"));

            // 将自己的选择写入共享内存
            *shm_ptr = rand_num;

            // 释放信号灯
            V(semid);

            // 等待另一玩家完成选择
            P(semid);
        }
        exit(0);
    }

    // 父进程等待所有子进程结束
    while (waitpid(-1, NULL, 0) != -1);

    // 删除共享内存和信号灯
    if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1) {
        perror("shmctl error");
    }
    if (semctl(semid, 0, IPC_RMID) == -1) {
        perror("semctl error");
    }

    return 0;
}

// P操作
void P(int semid) {
    struct sembuf sem;
    sem.sem_num = 0;
    sem.sem_op = -1;
    sem.sem_flg = SEM_UNDO;
    semop(semid, &sem, 1);
}

// V操作
void V(int semid) {
    struct sembuf sem;
    sem.sem_num = 0;
    sem.sem_op = 1;
    sem.sem_flg = SEM_UNDO;
    semop(semid, &sem, 1);
}

这个程序使用了共享内存和二元信号量来完成进程间通信（IPC），包括两个玩家进程和一个父进程。其中，玩家1进程从标准输入中读取用户的选择，并将选择写入共享内存；玩家2进程随机选择一个选项，并将其写入共享内存；父进程从共享内存中读取玩家1和玩家2的选择，判断胜负并输出结果。这个程序支持多次游戏，并统计每位玩家的胜负平局次数。