Linux下C语言实现多进程文本通信：shm+sem+Signal

"C语言在Linux环境下实现多进程文本通信，主要使用了共享内存(Shared Memory)、System V信号量(Semaphore)以及Signal信号机制。该实验旨在加深对进程概念的理解，熟悉进程间的通信方式，并具体应用System V信号量、共享内存和Signal进行进程同步与通信。实验内容包括在同一进程中创建多个副本，每个副本通过指定的username进行身份识别，并通过共享内存进行文本消息的传递。使用信号量来保护共享内存的读写操作，确保数据的一致性。实验环境为PC机上的Ubuntu虚拟机。" 在C语言中，实现Linux下的多进程文本通信涉及到以下几个关键知识点： 1. **进程与程序**： - 进程是程序在操作系统中的一个执行实例，拥有独立的内存空间和资源。 - 程序是静态的代码集合，而进程是动态的运行实体。 2. **进程间通信**： - 进程间通信(Inter-Process Communication, IPC)允许不同进程之间交换信息。 - 共享内存、信号量和信号是常见的IPC方式。 3. **System V信号量**： - System V信号量是一种同步机制，用于控制多个进程对共享资源的访问。 - 在本实验中，信号量用于保护共享内存，防止多个进程同时读写，确保数据一致性。 4. **共享内存**： - 共享内存允许不同的进程访问同一块内存区域，提高了通信效率。 - 在实验中，每个进程通过共享内存存储和获取其他进程的消息，username与pid的对应关系也存储在共享内存中。 5. **Signal信号**： - Signal是进程间的一种异步通信方式，用于进程间的同步和异常处理。 - 在这里，Signal可能用于通知进程有新消息到来或者需要进行特定的操作。 6. **数据结构**： - 实验定义了一个名为`SHM`的结构体，包含了用户标识符(`userid`)、消息源(`src`)、目标(`dest`)、在线状态(`online`)、信息是否被读取的标志(`inflag`)以及实际的文本消息(`msg`)。 7. **编程接口**： - 使用`<sys/ipc.h>`、`<sys/types.h>`、`<sys/shm.h>`、`<sys/sem.h>`等头文件来调用相关的系统调用，如`shmget()`、`shmat()`、`semget()`、`semop()`等，用于创建、访问和操作共享内存和信号量。 8. **实验步骤**： - 创建共享内存(`shmkey`和`shm_id`)和信号量集(`semkey`和`sem_id`)。 - 将结构体映射到进程地址空间(`p = shmat(shm_id, NULL, 0)`). - 使用信号量进行读写控制，如`semop()`函数进行信号量操作。 - 在接收到信号时，读取或写入共享内存中的消息。 - 实现进程的逻辑，如接收用户输入，查找对应pid的username，发送或接收消息等。 通过这个实验，学生能够深入了解操作系统中的并发概念，以及如何在实践中有效地利用这些概念来解决实际问题，如生产者消费者问题。实验的讨论和心得部分则有助于反思和总结实验过程中遇到的问题和解决方案，进一步巩固理论知识与实践技能。