IO进程day07（信号灯集、消息队列）

news2024/12/27 9:59:30

【1】信号灯集 semaphore

1》概念

信号灯(semaphore)，也叫信号量，信号灯集是一个信号灯的集合。它是不同进程间或一个给定进程内部不同线程间同步的机制；

而Posix信号灯指的是单个计数信号灯：无名信号灯、有名信号灯。（咱们学的是无名信号灯）

System V的信号灯是一个或者多个信号灯的一个集合。其中的每一个都是单独的计数信号灯。

通过信号灯集实现共享内存的同步操作

 2》步骤

（1）创建key值

（2）创建或打开信号灯集：semget

（3）初始化信号灯：semctl

（4）PV操作：semop

（5）删除信号灯集：semctl

3》命令

ipcs -s：查看信号灯集

ipcrm -s semid：删除信号灯集

注意：有时候可能会创建失败，或者semid为 0，所以用命令看看semid是否为0 ，若为0就删了重新创建就可以了。

4》函数接口

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

功能：创建/打开信号灯

参数：key：ftok产生的key值

           nsems：信号灯集中包含的信号灯数目

           semflg：信号灯集的访问权限，通常为IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666

返回值：成功：信号灯集ID

              失败：-1

int semctl ( int semid, int semnum, int cmd…/*union semun arg*/);

功能：信号灯集合的控制（初始化/删除）

参数：semid：信号灯集ID

           semnum: 要操作的集合中的信号灯编号，信号灯编号从0开始

           cmd：

                 GETVAL：获取信号灯的值，返回值是获得值

                 SETVAL：设置信号灯的值，需要用到第四个参数：共用体

                 IPC_RMID：从系统中删除信号灯集合

返回值：成功 0

              失败 -1

用法：

1. 初始化信号灯集中信号灯:

需要自定义共用体:

union semun

{

int val;

};

union semun mysemun;

mysemun.val=10;

semctl(semid, 0, SETVAL, mysemun);

2. 获取信号灯值: 函数 semctl(semid,0,GETVAL); 的返回值

3. 删除信号灯集: semctl(semid,0,IPC_RMID); 这里传任意一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了

int semop ( int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);

功能：对信号灯集合中的信号量进行PV操作

参数：semid：信号灯集ID

           opsptr:操作方式

           nops: 要操作的信号灯的个数 1个

返回值：成功 ：0

              失败：-1

struct sembuf {

short sem_num; // 要操作的信号灯的编号

short sem_op; // 0 : 等待，直到信号灯的值变成0

// 1 : 释放资源，V操作

// -1 : 申请资源，P操作

short sem_flg; // 0（阻塞）,IPC_NOWAIT, SEM_UNDO

};

用法：

申请资源操作：

struct sembuf mysembuf;

mysembuf.sem_num=0;

mysembuf.sem_op=-1;

mysembuf.sem_flg=0;

semop(semid,&mysembuf,1);

释放资源操作：

mysembuf.sem_num=1;

mysembuf.sem_op=1;

mysembuf.sem_flg=0;

semop(semid,&mysembuf,1);

 创建信号灯集

使用信号灯集 

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
union semun
{
    int val;
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        union semun sem;
        sem.val = 10;
        semctl(semid, 0, SETVAL, sem); //把0号信号灯初始化值为10

        sem.val = 0;
        semctl(semid, 1, SETVAL, sem); //把1号信号灯初始化值为0
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    //PV操作
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = 0;
    buf.sem_op = -1; //申请资源，P操作，-1
    buf.sem_flg = 0; //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对0号灯进行P操作申请资源

    buf.sem_num = 1;
    buf.sem_op = 1;  //释放资源，V操作，+1
    buf.sem_flg = 0; //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对1号灯进行V操作释放资源

    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    // //删除信号灯集
    // semctl(semid, 0, IPC_RMID);   //任意传一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了
    return 0;
}

封装函数操作

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
union semun
{
    int val;
};

//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{
    union semun sem;
    sem.val = val;
    semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}

//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = num;
    buf.sem_op = op;
    buf.sem_flg = 0;       //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        init(semid, 0, 10); //把0号信号灯初始化值为10
        init(semid, 1, 0);  //把1号信号灯初始化值为0
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    //PV操作
    pv(semid, 0, -1); //对0号灯P操作
    pv(semid, 1, 1);  //对1号灯V操作

    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    // //删除信号灯集
    // semctl(semid, 0, IPC_RMID);   //任意传一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了
    return 0;
}

把信号灯集加到共享内存实现同步：输入输出quit结束 

scanf：

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

union semun
{
    int val;
};

//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{
    union semun sem;
    sem.val = val;
    semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}

//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = num;
    buf.sem_op = op;
    buf.sem_flg = 0;       //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;
    int shmid;
    char *p;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开共享内存
    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            shmid = shmget(key, 128, 0777);
        else
        {
            perror("shmget er");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid: %d\n", shmid);

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

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        init(semid, 0, 0); //把0号信号灯初始化值为0
        init(semid, 1, 1); //把1号信号灯初始化值为1
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("sem0: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("sem1: %d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    while (1)
    {
        pv(semid, 1, -1);
        scanf("%s", p);
        pv(semid, 0, 1);
        if (strcmp(p, "quit") == 0)
            break;
    }

    shmdt(p);                      //取消映射
    // shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //删除共享内存
    // semctl(semid, 0, IPC_RMID);    //删除信号灯集
    return 0;
}

printf：

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

union semun
{
    int val;
};

//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{
    union semun sem;
    sem.val = val;
    semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}

//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = num;
    buf.sem_op = op;
    buf.sem_flg = 0;       //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;
    int shmid;
    char *p;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开共享内存
    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            shmid = shmget(key, 128, 0777);
        else
        {
            perror("shmget er");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid: %d\n", shmid);

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

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        init(semid, 0, 0); //把0号信号灯初始化值为0
        init(semid, 1, 1); //把1号信号灯初始化值为1
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("sem0: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("sem1: %d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    while (1)
    {
        pv(semid, 0, -1);
        if (strcmp(p, "quit") == 0)
            break;
        printf("shm: %s\n", p);
        pv(semid, 1, 1);
    }

    shmdt(p);                      //取消映射
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //删除共享内存
    semctl(semid, 0, IPC_RMID);    //删除信号灯集
    return 0;
}

【2】消息队列  message queue

1》概念

消息队列是IPC对象(活动在内核级别的一种进程间通信的工具)的一种

一个消息队列由一个标识符 (即队列ID)来标识

消息队列就是一个消息的列表。用户可以在消息队列中添加消息、读取消息等

消息队列可以按照类型(自己设一个值作为类型)来发送/接收消息

2》步骤 

（1）创建key值：ftok

（2）创建或打开消息队列：msgget

（3）添加消息：按照消息的类型把消息添加到已经打开的消息队列末尾：msgsnd

（4）读取消息：可以按照消息类型把消息从消息队列中取走：magrcv

（5）删除消息队列：msgctl

3》操作命令

ipcs -q：查看消息队列

ipcrm -q msgid：删除消息队列

 4》函数接口

int msgget(key_t key, int flag);

功能：创建或打开一个消息队列

参数： key值

           flag：创建消息队列的权限IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666

返回值：成功：msgid

              失败：-1

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t size, int flag);

功能：添加消息

参数：msqid：消息队列的ID

           msgp：指向消息的指针。常用消息结构msgbuf如下：

struct msgbuf{

long mtype; //消息类型

char mtext[N]；//消息正文

}；

           size：发送的消息正文的字节数

           flag：IPC_NOWAIT消息没有发送完成函数也会立即返回

           0：直到发送完成函数才返回

返回值：成功：0

              失败：-1

用法： msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg)-sizeof(long),0);

int msgrcv(int msgid, void* msgp, size_t size, long msgtype, int flag);

功能：读取消息

参数：msgid：消息队列的ID

           msgp：存放读取消息的空间

           size：接受的消息正文的字节数(sizeof(msgp)-sizeof(long))

           msgtype：

                  0：接收消息队列中第一个消息。

                  大于0：接收消息队列中第一个类型为msgtyp的消息.

                  小于0：接收消息队列中类型值不小于msgtyp的绝对值且类型值又最小的消息。

          flag：

                  0：若无消息函数会一直阻塞

                  IPC_NOWAIT：若没有消息，进程会立即返回ENOMSG

返回值：成功：接收到的消息的长度

              失败：-1

int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );

功能：对消息队列的操作，删除消息队列

参数：msqid：消息队列的队列ID

           cmd：

                    IPC_STAT：读取消息队列的属性，并将其保存在buf指向的缓冲区中。

                    IPC_SET：设置消息队列的属性。这个值取自buf参数。

                    IPC_RMID：从系统中删除消息队列。

            buf：消息队列缓冲区

返回值：成功：0

              失败：-1

用法：msgctl（msgid, IPC_RMID, NULL）；

打开或创建消息队列

 

 操作消息队列

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <errno.h>

struct msgbuf
{
    long type; //必须有，在第一个，表示消息的类型，值>0!
    int num;   //消息正文，自己定义
    char ch;
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int msgid;

    if ((key = ftok("msg.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //打开或创建消息队列
    msgid = msgget(key, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (msgid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            msgid = msgget(key, 0777); //如果已经存在消息队列那直接打开该消息队列
        else
        {
            perror("msgget err");
            return -1;
        }
    }
    printf("msgid: %d\n", msgid);

    //添加消息
    struct msgbuf msg;
    msg.type = 10;
    msg.num = 1000;
    msg.ch = 'a';
    msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 0); //0:发完消息再返回，而不是立即返回函数

    msg.type = 20;
    msg.num = 2000;
    msg.ch = 'b';
    msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 0);

    //读取消息
    struct msgbuf m;
    msgrcv(msgid, &m, sizeof(m) - sizeof(long), 20, 0); //0:阻塞，读完消息再返回

    printf("%d %c\n", m.num, m.ch);

    //删除消息队列
    msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

 进程间通信

 今天的分享就到这里结束啦，如果有哪里写的不好的地方，请指正。
如果觉得不错并且对你有帮助的话点个关注支持一下吧！ 

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需要资料和助攻的小伙伴们可以文章末尾获取链接&#xff01;&#xff01;&#xff01;&#xff01; 点击链接加入群聊获取资料以及助攻https://qm.qq.com/q/NGl6WD0Bky
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免费作图软件推荐，六款工具助你提升设计效率

免费作图软件推荐，六款工具助你提升设计效率

在现代设计工作中&#xff0c;合适的作图工具能极大地提高工作效率。对于设计师、学生或是爱好者来说&#xff0c;免费的作图软件无疑是一个经济实惠的选择。本文将为大家介绍 6 款免费且功能强大的作图软件&#xff0c;其中包括国内备受欢迎的免费作图软件以及 5 款优秀的国外…
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多态，匿名内部类（lambda表达式），集合

多态，匿名内部类（lambda表达式），集合

多态(polymorphism) 一个演员扮演多个不同角色。可以减少if语句的使用。 概念 具有接口或者继承关系 A extends B A implement C 类型一致&#xff08;IEat&#xff09; 民间说法&#xff1a;父类的引用指向不同的子类对象(不同时刻) 产生不同结果 调用相同方法&#x…
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学历不会改变命运但知识一定可以改变命运

学历不会改变命运但知识一定可以改变命运

一、知识与学历的区别 首先&#xff0c;我们需要区分“知识”与“学历”。学历通常是指一个人通过正规教育体系获得的证书或学位&#xff0c;而知识则是更为宽泛的概念&#xff0c;它包括了一个人通过各种途径获得的信息、技能和理解。学历可能只是知识的一部分&#xff0c;而…
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自然语言处理系列五十二》文本分类算法》BERT模型算法原理及文本分类

自然语言处理系列五十二》文本分类算法》BERT模型算法原理及文本分类

注&#xff1a;此文章内容均节选自充电了么创始人&#xff0c;CEO兼CTO陈敬雷老师的新书《自然语言处理原理与实战》&#xff08;人工智能科学与技术丛书&#xff09;【陈敬雷编著】【清华大学出版社】 文章目录 自然语言处理系列五十二文本分类算法》BERT模型算法原理及文本分…
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day7 测试知识积累

day7 测试知识积累

1.有一个班级表，里面有学号，姓名，学科，分数。找到语文学科分数最高的前10位的姓名(SQL) select 姓名 from 班级表 where 学科=语文 order by 分数 DESC limit 10; 2.有一张年级表，有班级，年级，学生姓名，找到这10名同学所在的班级(SQL) select class from 年级表 wher…
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《python语言程序设计》第8章第12题生物信息:找出基因,生物学家使用字母A C T和G构成字符2串建模一个基因组(上)

《python语言程序设计》第8章第12题生物信息:找出基因,生物学家使用字母A C T和G构成字符2串建模一个基因组(上)

草稿一、用单一方法遍历文本 9.1代码 genome_text TTATGTTTTAAGGATGGGGCGTTAGTTdef div_word(word_to_judge):len_num len(word_to_judge)save_word ""if len_num % 3 0:print("This word is valid")if save_word.find("ATG") "ATG&qu…
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SpringBoot链路追踪②：如何集成？

SpringBoot链路追踪②：如何集成？

首先下载Zipkin的jar包&#xff1a;Central Repository: io/zipkin/zipkin-server (maven.org) 根据自己的项目版本。我的版本分别是&#xff1a; <spring-boot.version>2.7.18</spring-boot.version> <spring-cloud.version>2021.0.8</spring-cloud.ve…
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Spring理论知识（Ⅳ）——Spring Instrumentation模块

Spring理论知识（Ⅳ）——Spring Instrumentation模块

Spring的组成 Spring由20个核心依赖组成&#xff0c;这20个核心依赖可以分为6个核心模块 Spring Instrumentation模块介绍 总的来说&#xff0c;Spring Instrumentation提供了类植入&#xff08;Instrumentation&#xff09;支持和类加载器的实现&#xff0c;可以在特定…
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解决报错【ERROR: Could not install packages due to an OSError: [WinError 5] 拒绝访问。】

解决报错【ERROR: Could not install packages due to an OSError: [WinError 5] 拒绝访问。】

1、问题发生 用pip安装时出现报错【ERROR: Could not install packages due to an OSError: [WinError 5] 拒绝访问。: c:\\programdata\\anaconda3\\lib\\site-packages\\__pycache__\\typing_extensions.cpython-39.pyc Consider using the --user option or check the perm…
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多媒体信息共享|基于SprinBoot+vue的多媒体信息共享平台(源码+数据库+文档)

多媒体信息共享|基于SprinBoot+vue的多媒体信息共享平台(源码+数据库+文档)

多媒体信息共享平台 目录 基于SprinBootvue的多媒体信息共享平台 一、前言 二、系统设计 三、系统功能设计 系统前台功能模块 后台模块实现 四、数据库设计 五、核心代码 六、论文参考 七、最新计算机毕设选题推荐 八、源码获取&#xff1a; 博主介绍&#xff1a;✌…
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软考计算机软件基础知识总结

软考计算机软件基础知识总结

目录 前言 计算机软件概述 操作系统 数据库 文件系统 网络协议 中间件 软件构件 应用软件 最后 前言 早期的计算机软件和计算机程序 (Computer Program) 的概念几乎不加区别&#xff0c;后来计算机 软件的概念在计算机程序的基础上得到了延伸。计算机软件是指计算机系…
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基于HybridCLR做的一个FlyBird Demo

基于HybridCLR做的一个FlyBird Demo

周末学习了下HybridCLR的原理和用法做了个FlyBrid小demo。记录一下 官网里写的原理&#xff1a; 对于这个我的理解是&#xff1a; Unity引擎的代码使用还是AOT方式。对于项目业务这块打成多个程序集。运行时使用了解释器&#xff0c;解释执行。从而完成热更新。 一。环境安装…
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MySQL5.6迁移到DM8

MySQL5.6迁移到DM8

注意&#xff1a; MySQL 5.7 与 MySQL 8.0 的语法有所区别&#xff0c;本文档是将MySQL5.6迁移到DM8。 迁移前准备 源库 数据库信息 统计源端业务库要迁移的数据量、字符编码、归档保留等信息。 内容 说明 备注 数据库架构 单机 节点数 1 数据库版本 MySQL 5.6…
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