Linux共享内存信号灯进程同步示例

下面是一个简单的 Linux 共享内存、信号灯和进程同步的示例代码：

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

#define SHM_KEY 1234 // 共享内存关键字
#define SEM_KEY 5678 // 信号灯关键字

// 共享内存结构体
typedef struct {
    int value;
} shared_memory;

int main() {
    int shmid, semid;
    shared_memory *shm;
    struct sembuf sem_ops;

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

    // 连接到共享内存
    shm = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shm == (void *)-1) {
        perror("shmat");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 初始化共享内存值
    shm->value = 0;

    // 创建信号灯
    semid = semget(SEM_KEY, 1, IPC_CREAT | 0666);
    if (semid == -1) {
        perror("semget");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 初始化信号灯值
    semctl(semid, 0, SETVAL, 1);

    // 创建子进程
    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (pid == 0) { // 子进程
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sem_ops.sem_num = 0;
            sem_ops.sem_op = -1; // P操作
            sem_ops.sem_flg = 0;
            semop(semid, &sem_ops, 1);

            shm->value++;
            printf("子进程：共享内存值增加为 %d\n", shm->value);

            sem_ops.sem_num = 0;
            sem_ops.sem_op = 1; // V操作
            sem_ops.sem_flg = 0;
            semop(semid, &sem_ops, 1);

            sleep(1);
        }
    } else { // 父进程
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sem_ops.sem_num = 0;
            sem_ops.sem_op = -1; // P操作
            sem_ops.sem_flg = 0;
            semop(semid, &sem_ops, 1);

            shm->value--;
            printf("父进程：共享内存值减少为 %d\n", shm->value);

            sem_ops.sem_num = 0;
            sem_ops.sem_op = 1; // V操作
            sem_ops.sem_flg = 0;
            semop(semid, &sem_ops, 1);

            sleep(2);
        }
    }

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

    return 0;
}

在这个示例中，我们创建了一个 `shared_memory` 结构体作为共享内存区域，其中只有一个整数类型的 `value` 成员。我们使用 `shmget()` 来创建共享内存，使用 `shmat()` 来连接到共享内存。然后，我们初始化了 `value` 的值为 0。

接下来，我们使用 `semget()` 创建了一个信号灯，使用 `semctl()` 初始化了信号灯的值为 1。

然后，我们使用 `fork()` 创建了一个子进程。在子进程中，我们执行了一个循环，每次将共享内存中的 `value` 值加一，并打印出来。在父进程中，我们也执行了一个循环，每次将共享内存中的 `value` 值减一，并打印出来。在每次操作共享内存之前，我们使用信号灯进行了同步，使用 P 操作获取信号灯，使用 V 操作释放信号灯。

最后，我们删除了共享内存和信号灯，使用 `shmdt()` 断开了共享内存的连接，使用 `shmctl()` 和 `semctl()` 删除了共享内存和信号灯的数据结构。