共享内存和信号量可以配合起来一起使用。

什么是共享内存？：

共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的IPC方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。

共享内存中几个主要的api函数：

1. shmget——创建/打开共享内存
2. shmat——将共享内存与当前进程相关联
3. shmdt——将当前进程与共享内存间脱离关联
4. shmctl——操控共享内存

因为是共享一块内存，所以其中必然涉及到同步的问题。共享内存如何实现进程间的同步呢？也就是说不同的进程不能同时访问同一块内存》

这个时候就需要使用到信号量。

什么是信号量？

信号量 (Semaphore) 是一种用于进程间同步和互斥的机制，可以防止多个进程同时访问共享资源导致的数据不一致问题。

信号量主要有两种类型：

• 计数信号量 (Counting Semaphore)：用于控制对资源的计数，可以允许多个进程同时访问有限数量的资源。
• 二进制信号量 (Binary Semaphore)：类似于互斥锁，只能取0或1，通常用于实现互斥。

计数信号量主要用于解决生产者-消费者问题。而二进制信号量主要解决互斥的问题。

信号量的两个基本操作：

• P (Proberen) 操作：也称为 "wait" 或 "down" 操作，尝试获取一个信号量。如果信号量大于0，则将信号量减1；如果信号量为0或负数，进程将进入等待状态，直到其他进程释放资源。
• V (Verhogen) 操作：也称为 "signal" 或 "up" 操作，释放一个信号量，即将信号量加1。如果有进程在等待资源，则唤醒其中的一个进程。

信号量的实现步骤：

1.创建和初始化信号量

#include <semaphore.h>sem_t semaphore; // 定义信号量// 初始化信号量，0 表示在进程间共享，1 是信号量的初始值
sem_init(&semaphore, 0, 1);

2.使用P操作

// 等待信号量（P 操作）
sem_wait(&semaphore);

3.操作临界区数据

4.使用V操作

// 释放信号量（V 操作）
sem_post(&semaphore);

5.销毁信号量

sem_destroy(&semaphore);

两种信号量的解决的问题：

1.进程间互斥：

#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>sem_t semaphore;void* write_to_file(void* arg) {sem_wait(&semaphore);  // P 操作，等待进入临界区// 临界区，写入文件printf("进程 %d 进入临界区，正在写入文件...\n", (int)arg);// 模拟文件写操作sleep(2);printf("进程 %d 退出临界区\n", (int)arg);sem_post(&semaphore);  // V 操作，释放信号量return NULL;
}int main() {pthread_t t1, t2;sem_init(&semaphore, 0, 1);  // 初始化信号量pthread_create(&t1, NULL, write_to_file, (void*)1);pthread_create(&t2, NULL, write_to_file, (void*)2);pthread_join(t1, NULL);pthread_join(t2, NULL);sem_destroy(&semaphore);  // 销毁信号量return 0;
}

2. 生产者-消费者问题：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>#define BUFFER_SIZE 5int buffer[BUFFER_SIZE];
int count = 0;sem_t empty_slots;  // 表示空缓冲区的信号量
sem_t full_slots;   // 表示满缓冲区的信号量
sem_t mutex;        // 保护缓冲区访问的互斥信号量void* producer(void* arg) {for (int i = 0; i < 10; ++i) {sem_wait(&empty_slots);  // 等待有空位sem_wait(&mutex);        // 进入临界区buffer[count++] = i;printf("生产者生产了数据 %d\n", i);sem_post(&mutex);        // 离开临界区sem_post(&full_slots);   // 通知有新数据}return NULL;
}void* consumer(void* arg) {for (int i = 0; i < 10; ++i) {sem_wait(&full_slots);   // 等待有新数据sem_wait(&mutex);        // 进入临界区int data = buffer[--count];printf("消费者消费了数据 %d\n", data);sem_post(&mutex);        // 离开临界区sem_post(&empty_slots);  // 通知有空位}return NULL;
}int main() {pthread_t prod, cons;sem_init(&empty_slots, 0, BUFFER_SIZE);  // 初始为空位数sem_init(&full_slots, 0, 0);             // 初始为无满缓冲区sem_init(&mutex, 0, 1);                  // 互斥信号量pthread_create(&prod, NULL, producer, NULL);pthread_create(&cons, NULL, consumer, NULL);pthread_join(prod, NULL);pthread_join(cons, NULL);sem_destroy(&empty_slots);sem_destroy(&full_slots);sem_destroy(&mutex);return 0;
}