将信号量与 POSIX 共享内存一起使用时出现分段错误

Question

我正在编写一些简单的代码来自学有关信号量和 POSIX 共享内存的知识。

这个想法是一个程序，服务器，打开共享内存并向它写入一个结构（包含一个信号量和一个数组）。然后它等待输入并在输入后增加信号量。

同时客户端打开共享内存，等待信号量，服务器递增后，读取结构。

服务器似乎工作正常，但是我在客户端的 sem_wait 函数中遇到了一个段错误，立即（甚至在服务器增加它之前）。我不知道出了什么问题。

服务器代码：

#define _XOPEN_SOURCE 500

#include <stdio.h>

#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

#include <semaphore.h>

#include <stdbool.h>

#define ARRAY_MAX 1024

typedef struct {
    sem_t inDataReady;
    float array[ARRAY_MAX];
    unsigned arrayLen;
} OsInputData;

int main() {

    int shm_fd;
    OsInputData *shm_ptr;

    if((shm_fd = shm_open("/my_shm", O_CREAT | O_RDWR, 0666)) == -1) {
        printf("shm_open failure\n");
        return 1;
    }

    if(ftruncate(shm_fd, sizeof(OsInputData)) == -1) {
        printf("ftruncate failure\n");
        return 1;
    }

    if((shm_ptr = (OsInputData*)mmap(0, sizeof(OsInputData), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0)) == MAP_FAILED) {
        printf("mmap failure\n");
        return 1;
    }

    sem_init(&(shm_ptr->inDataReady), true, 0);

    shm_ptr->array[0] = 3.0;
    shm_ptr->array[1] = 1.0;
    shm_ptr->array[2] = 2.0;
    shm_ptr->array[3] = 5.0;
    shm_ptr->array[4] = 4.0;

    shm_ptr->arrayLen = 5;

    getchar();
    sem_post(&(shm_ptr->inDataReady));

    sem_destroy(&(shm_ptr->inDataReady));

    munmap(shm_ptr, sizeof(OsInputData));
    close(shm_fd);

    return 0;
}

客户端代码：

#define _XOPEN_SOURCE 500

#include <stdio.h>

#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

#include <semaphore.h>

#include <stdbool.h>

#define ARRAY_MAX 1024

typedef struct {
    sem_t inDataReady;
    float array[ARRAY_MAX];
    unsigned arrayLen;
} OsInputData;

int main() {

    int shm_fd;
    OsInputData *shm_ptr;

    if((shm_fd = shm_open("/my_shm", O_RDONLY, 0666)) == -1) {
        printf("shm_open failure\n");
        return 1;
    }

    if((shm_ptr = (OsInputData*)mmap(0, sizeof(OsInputData), PROT_READ, MAP_SHARED, shm_fd, 0)) == MAP_FAILED) {
        printf("mmap failure\n");
        return 1;
    }

    sem_wait(&(shm_ptr->inDataReady));

    printf("%u\n", shm_ptr->arrayLen);

    munmap(shm_ptr, sizeof(OsInputData));
    close(shm_fd);

    return 0;
}

Answer 1

实际结果取决于您的系统，但通常您的程序包含错误。您不能破坏另一个进程/线程可以访问的信号量。仅仅因为你执行了一个 sem_post 并不意味着你的系统已经切换到等待它的进程。当你摧毁它时，其他人可能还在使用它。

在这种情况下，SIGSEGV 是一种善意。很少有程序员会检查 sem_wait 的返回值，这可能会导致程序认为它们是同步的，而实际上并非如此。

Answer 2

事实证明，我必须在客户端中打开具有读写权限的共享内存，并在 mmap 中相应地更新保护。

这是一个非常愚蠢的错误，因为很明显客户端也需要写入权限才能实际修改信号量。

所以在客户端代码中，以下更改解决了它

...
shm_fd = shm_open("/my_shm", O_CREAT | O_RDWR, 0755)
...
shm_ptr = (OsInputData*)mmap(0, sizeof(OsInputData), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0)
...