UNIX 中的编程 - 信号量，C 中的共享内存答案

【问题标题】：Programming in UNIX - Semaphores,shared memory in CUNIX 中的编程 - 信号量，C 中的共享内存
【发布时间】：2012-10-24 19:21:16
【问题描述】：

我一周前开始了解和使用信号量和共享内存，并实际创建了这个程序，问题是我找不到任何问题我一直在看它几个小时，一切似乎都是正确的。代码编译和我可以创建构建，但是当我执行它时没有任何反应......

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h> 
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/fcntl.h>
#include <semaphore.h>

#define MAXCHILDS 4
#define MAX_SIZE 10
#define MAX_WRITES 4

typedef struct{
    int m[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
} matrix;

/*fork variables*/
pid_t child[MAXCHILDS];
/*semphores variables */
sem_t *empty, *full, * mutex;
/*share memory id*/
int shmid;
/*shared memory array pointer */
matrix * sh_mem;
/*pointer to matrix*/
int **p;


void init(){
      /*create pointer to matrix*/
      p = &sh_mem->m;
     /*semaphores unlink and creation */    
     sem_unlink("EMPTY");
     empty=sem_open("EMPTY",O_CREAT|O_EXCL,0700,MAX_WRITES);
     sem_unlink("FULL");
     full=sem_open("FULL",O_CREAT|O_EXCL,0700,0);
     sem_unlink("MUTEX");
     mutex=sem_open("MUTEX",O_CREAT|O_EXCL,0700,1);
    /*initialize shared memory */
    shmid = shmget(IPC_PRIVATE,sizeof(matrix),IPC_CREAT|0777);
    /*map shared memory*/
    sh_mem = (matrix*)shmat(shmid,NULL,0);
    if(sh_mem== (matrix*)(-1)){
        perror("shmat");
    }
}
void writer(int ** m){
    int i,k;
    for(i = 0;i<MAX_SIZE;i++){
        for(k= 0;k<MAX_SIZE;k++){
            m[i][k] = 0;
        }
    }

}
void reader(int **m){
    int i = 0;
    int k = 0;
    for(i = 0;i<MAX_SIZE;i++){
        for(k= 0;k<MAX_SIZE;k++){
            printf(m[i][k]);
        }
        printf("\n");
    }

}

void terminate() {
  sem_close(empty);
  sem_close(full);
  sem_close(mutex);
  sem_unlink("EMPTY");
  sem_unlink("FULL");
  sem_unlink("MUTEX");
  shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int i;
    init();

    for(i = 0;i<MAXCHILDS;i++){
        if((child[i]= fork()) < 0) // error occured
        {
            perror("Fork Failed");
            exit(1);
        }
        if((child[i] =fork())==0){
            writer(p);
            exit(0);
        }
    }
    /*father*/  
    reader(p);
    wait(NULL);

    terminate();


    return 0;
}

孩子应该在共享内存中写入矩阵，父亲应该读取共享内存数组并打印矩阵。你能帮我解决这个问题吗？感谢您的帮助...

【问题讨论】：

第一个奇怪的是你在循环中调用了两次fork 并将结果分配给一个变量。我很确定您只想调用一次并将结果保存在变量中并使用 that 两次。
副手，我可以看到你的main() 函数看起来有点像fork bomb，因为进程分叉并且父子进程再次执行 for 循环。除此之外，我认为如果您说出程序应该做什么而不是仅仅说它什么都不做，这可能会有所帮助。
@Celada：不，我猜只创建了 3 * MAXCHILDS。这不是真正的分叉炸弹 ;-)
感谢您这么快回答，孩子们应该写入共享内存中的矩阵，而父亲应该从中读取。
是的，现在我只需要一个孩子，但在我解决了这个问题后，我想为孩子们划分矩阵......如果你能帮我找出为什么这不起作用......它应该打印父亲从共享内存中读取的矩阵。

标签： c unix shared-memory semaphore

【解决方案1】：

您的代码有几个问题。

您声明您的p 变量如下：
```
int **p;
```
但是你的数组的实际类型是int[MAXSIZE][MAXSIZE]。尽管它们都可以被认为是二维数组，但它们根本不是同一类型，并且在内存中不共享相同的结构：
- int ** 是一个指向整数的指针。当用作二维数组时，它描述了一个 2 级数组。第一级（取消引用指针一次）包含一个由int * 指针组成的数组，每个指针都指向一维整数数组。
- int[MAXSIZE][MAXSIZE] 是一个平面二维数组。它是指向MAXSIZE*MAXSIZE 整数数组的单个指针。它具有与一维数组int[MAXSIZE*MAXSIZE] 相同的内存结构，尽管它提供了使用两级下标的便利。
在 C 中传递指向 type[][] 样式数组的指针是不直观的，并且很难正确处理。我不建议这样做。您可能会考虑将指针传递给您的 matrix 类型。尽管如此，还是可以让它与这个声明一起工作：
```
typedef int array2d[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
array2d *p;
```
那么您必须将reader 和writer 中的m 参数改为array2d *m 或int **m，并将其用作*m 而不仅仅是m。这变得丑陋。就像我说的，考虑改用 matrix 类型。

这个问题应该已经被编译器发现了。它应该给你很多类型不匹配的警告。确保您始终使用gcc -Wall 进行编译，并力求使您的程序编译时没有错误和警告。
在init() 中，您设置p 太早了。您应该在分配sh_mem 后将其设置在函数的末尾，而不是在函数的开头。
你的fork()在你的main()函数中有太多的进程，正如上面的cmets所讨论的。您可能打算每次通过for 循环只调用一次fork()，而不是两次。
您不必等到编写者填写完共享内存结构后才继续阅读其内容。

请注意，即使您在调用 reader() 之前将您的 wait(NULL) 移动，这还不够，因为 wait(NULL) 只会等待一个子进程完成，而不是所有子进程。

一般来说，您应该在启用警告的情况下编译您的程序，注意警告并修复它们，然后再想知道您的程序可能有什么问题。如果它仍然做一些意想不到的事情，你应该在调试器下运行它，使用断点，检查变量，并尝试看看发生了什么。使用这两种技术，您可能已经解决了您的问题，而无需在此处发布。

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