两个程序通信采用共享内存收发数据 结合信号量处理 使用C语言编写试例代码

在程序通信中，使用共享内存是一种高效的通信方式，因为它允许多个进程共享同一块内存空间，从而避免了数据在多个进程间复制的开销。信号量则是一种用于多进程同步的机制，用来控制对共享资源的访问。

以下是一个简单的C语言示例，展示了如何结合共享内存和信号量进行进程间通信。这个例子中包含一个生产者和一个消费者，生产者生成数据并放到共享内存中，消费者从共享内存中取出数据。

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

#define SEM_KEY 1234
#define SHM_KEY 5678
#define BUFFER_SIZE 100

// 定义信号量集操作的联合体
union semun {
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *array;
};

// 初始化信号量
int init_sem(int sem_id, int sem_value) {
    union semun sem_union;
    sem_union.val = sem_value;
    if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1;
    return 0;
}

// P操作（等待）
void P(int sem_id) {
    struct sembuf sem_p;
    sem_p.sem_num = 0;
    sem_p.sem_op = -1; // P操作
    sem_p.sem_flg = SEM_UNDO;
    if (semop(sem_id, &sem_p, 1) == -1) {
        perror("P operation");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

// V操作（信号）
void V(int sem_id) {
    struct sembuf sem_v;
    sem_v.sem_num = 0;
    sem_v.sem_op = 1; // V操作
    sem_v.sem_flg = SEM_UNDO;
    if (semop(sem_id, &sem_v, 1) == -1) {
        perror("V operation");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

int main() {
    // 创建共享内存
    int shm_id = shmget(SHM_KEY, BUFFER_SIZE, IPC_CREAT | 0666);
    if (shm_id == -1) {
        perror("shmget");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 连接共享内存
    char *buffer = (char *)shmat(shm_id, NULL, 0);
    if (buffer == (char *)(-1)) {
        perror("shmat");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 创建信号量集
    int sem_id = semget(SEM_KEY, 2, IPC_CREAT | 0666);
    if (sem_id == -1) {
        perror("semget");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 初始化信号量
    union semun sem_union;
    init_sem(sem_id, 1); // 信号量0初始化为1，表示共享内存是空的
    init_sem(sem_id + 1, 0); // 信号量1初始化为0，表示共享内存是满的

    // 生产者进程
    while (1) {
        P(sem_id); // 等待共享内存为空
        // 生产数据并写入共享内存
        sprintf(buffer, "Produced Data: %d", rand());
        printf("Producer: %s\n", buffer);
        V(sem_id + 1); // 标记共享内存为满
    }

    // 消费者进程
    while (1) {
        P(sem_id + 1); // 等待共享内存为满
        // 从共享内存中取出数据
        printf("Consumer: %s\n", buffer);
        V(sem_id); // 标记共享内存为空
    }

    // 注意：在实际使用中，应该有机制能够优雅地终止进程，这里仅为示例。

    // 分离共享内存
    shmdt(buffer);
    // 删除共享内存和信号量
    shmctl(shm_id, IPC_RMID, NULL);
    semctl(sem_id, 0, IPC_RMID);

    return 0;
}

请注意，上述代码仅为一个示例，实际应用中需要添加适当的错误处理、同步机制和终止条件。生产者和消费者进程应该分别创建并运行，这里只是为了展示它们如何使用共享内存和信号量进行通信。