解决 Linux 下 C 语言读者-写者共享内存问题

读者-写者共享内存问题在 Linux 中使用 C 语言的解决方案

引言

读者-写者共享内存问题是一种经典的同步问题，发生在多个进程需要访问共享内存区域时。在这个问题中，读者进程可以并发地访问共享内存，而写者进程在写共享内存时必须独占访问。

问题

在 Linux 中使用 C 语言编写读者-写者共享内存程序时，可能会遇到一些问题，包括段错误、写者核心转储以及读者无法读取写者写入的内容。

分析

这些问题可能是由以下原因造成的：

• 信号处理程序问题： 信号处理程序中缺少括号。
• 资源释放问题： 当退出程序时，未释放共享内存段和信号量。
• 死锁： 如果读者在写者写入共享内存之前获得资源锁，就会发生死锁。
• 段错误： 如果写者在未附加共享内存段时尝试访问它，就会发生段错误。

解决方法

要解决这些问题，可以进行以下修改：

• 修改信号处理程序：

void sigint_handler(int sig) {
    EXIT = TRUE;
    
    sem_close(resourcemutex);
    sem_unlink("PRAK5-3RESC");
}

• 释放资源：

void sigint_handler(int sig) {
    EXIT = TRUE;
    
    sem_close(readermutex);
    sem_close(resourcemutex);
    sem_unlink("PRAK5-3READ");
    sem_unlink("PRAK5-3RESC");
    shmdt(ptr);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    exit(0);
}

• 防止死锁： 在读者代码中，在获得资源锁之前检查 ptr->flag。如果 ptr->flag 为 0，则等待一小段时间再重试。

• 检查共享内存段： 在写者代码中，在访问共享内存段之前检查 ptr 是否为 NULL。如果 ptr 为 NULL，则返回错误。

结论

通过实施这些修改，可以解决读者-写者共享内存问题，从而确保多个进程可以并发安全地访问共享内存。

常见问题解答

1. 为什么需要信号处理程序？
信号处理程序用于处理控制台上的中断信号（如 Ctrl+C），并优雅地关闭程序，释放资源。

2. 为什么会出现段错误？
段错误发生在程序尝试访问未分配的内存区域时。在读者-写者问题中，如果写者在未附加共享内存段时尝试访问它，就会发生段错误。

3. 如何防止死锁？
通过在读者代码中检查 ptr->flag 来防止死锁，如果 ptr->flag 为 0，则读者将等待一段时间再重试，而不是立即获得资源锁。

4. 为什么需要释放资源？
在程序退出时释放资源（共享内存段和信号量）很重要，以防止内存泄漏和程序崩溃。

5. 读者-写者问题有什么实际应用？
读者-写者问题在许多实际应用中都有用，例如数据库系统、缓存系统和操作系统中的并发控制。