1、概述

　　无名信号量可以在相关进程间进行同步，所谓相关进程暂时先简单的理解为父子进程，最后再详细的解释一下。在上一篇博客 无名信号量——线程间同步 https://www.cnblogs.com/Suzkfly/p/14336610.html中已经介绍过信号量相关的各个函数，其中sem_init第二个参数，如果传入的值是非0值，就表示使用的信号量是在进程间共享。

　　按照这个理解，先来写一个简单的范例程序：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <semaphore.h>
 3 
 4 int main(int argc, const char *argv[])
 5 {
 6     int pid = 0;
 7     sem_t sem;
 8     int ret = 0;
 9     
10     ret = sem_init(&sem, 1, 1);   /* 初始化信号量的值为1 */
11     printf("ret = %d\n", ret);
12     
13     pid = fork();
14     
15     if (pid == 0) {         /* 子进程 */
16         printf("I'm child\n");
17         printf("child sem_wait...\n");
18         sem_wait(&sem);
19         printf("child sem_wait ok\n");
20     } else if (pid > 0) {   /* 父进程 */
21         sleep(1);
22         printf("I'm parent\n");
23         printf("parent sem_wait...\n");
24         sem_wait(&sem);
25         printf("parent sem_wait ok\n");
26     }
27     
28     return 0;
29 }

运行结果：

 

 

 代码分析：

　　在代码第10行初始化了信号量初值为1，在父进程中睡眠1秒，表示让子进程先行，子进程wait_sem会成功，但是子进程sem_wait之后，信号量的值就变为0了，到了父进程它再执行sem_wait的时候应该不成功，但从结果上来看，父进程sem_wait也成功了。其实稍微分析一下就能理解，因为fork函数会将进程资源复制一份，此时虽然sem地址值是一样的，但实际上它们指向的是不同的sem。

　　那么要解决这个问题的思路就很清晰了，让两个进程都能找到同一个sem就可以了。

2、 mmap与munmap函数

　　mmap在framebuffer程序中用到过，它能用来将一个文件映射到内存中，通过操作内存达到操作文件的效果，并且它映射出来的地址是进程共享的。简单介绍一下mmap函数：

函数原型 void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
头文件 sys/mman.h
功能 虚拟地址映射
参数

[in]：addr：指定映射的起始地址，如果填入NULL，则表示由系统自动分配地址，一般都填入NULL。

[in]：length：映射的地址空间大小。

[in]：prot：映射区域的权限。

　　　　　　#PROT_READ：可读

　　　　　　#PROT_WRITE：可写

　　　　　　#PRTO_EXEC：可执行

　　　　　　#PRTO_NONE：不能被访问

[in]：flags： 标志位参数，常用标志如下（其他标志也可以在man手册中查到）

　　　　　　#MAP_SHARED：与其他进程共享

　　　　　　#MAP_PRIVATE：不与其他进程共享

　　　　　　　　MAP_SHARED与MAP_PRIVATE二者必选其一。

　　　　　　#MAP_ANONYMOUS：同MAP_ANON，匿名映射，映射区不与文件关联。

[in]：fd：文件描述符，如果是匿名映射，则该处填入-1。

[in]：offset：文件偏移量，必须是4096的整数倍。
返回 成功返回映射区地址，失败返回MAP_FAILED，其值为((void*)-1)，由于mmap很容易失败，因此必须要去接收mmap的返回值。

 

　　mmap映射的地址用完之后要使用munmap释放，munmap的函数介绍如下：

函数原型 int munmap(void *addr, size_t length);
头文件

sys/mman.h
参数

[in]：addr：映射区首地址，就是mmap返回的那个地址。

[in]：length：映射区长度，就是mmap传入的长度。
返回 成功返回0，失败返回-1

　　我不知道如果不使用munmap释放会造成什么后果，我自己写了测试程序，发现无论用不用munmap释放，用free命令查看都看不出区别， 并且用valgrind工具也看不出来。

　　介绍这两个函数是为了得到一块共享的匿名地址区域。

3、代码修改

　　改后代码如下：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <sys/mman.h>
 3 #include <string.h>
 4 #include <semaphore.h>
 5 
 6 int main(int argc, const char *argv[])
 7 {
 8     sem_t *p_sem = NULL;
 9     int pid = 0;
10     int ret = 0;
11     
12     p_sem = mmap(NULL,                      /* 由系统分配地址 */
13                  sizeof(sem_t),             /* 申请的地址大小 */
14                  PROT_READ  | PROT_WRITE,   /* 读写权限 */
15                  MAP_SHARED | MAP_ANON,     /* 进程共享，映射区与文件不关联 */
16                  -1,                        /* 文件描述符，匿名映射传入-1 */
17                  0);                        /* 偏移量 */
18     
19     printf("p_sem = %p\n", p_sem);
20     
21     ret = sem_init(p_sem, 1, 1);      /* 进程间使用的信号量，初值为1 */
22     printf("ret = %d\n", ret);
23     
24     pid = fork();
25     
26     if (pid == 0) {         /* 子进程 */
27         printf("I'm child\n");
28         printf("child sem_wait...\n");
29         sem_wait(p_sem);
30         printf("child sem_wait ok\n");
31     } else if (pid > 0) {   /* 父进程 */
32         sleep(1);
33         printf("I'm parent\n");
34         printf("parent sem_wait...\n");
35         sem_wait(p_sem);
36         printf("parent sem_wait ok\n");
37     }
38     
39     return 0;
40 }

执行结果：

 

 　　此时由于子进程获取到了信号量并且没有释放，因此父进程将一直阻塞。该程序中mmap映射的区域不会因为fork而被一分为二，因此p_sem指向的区域其实是同一个东西。malloc有类似的功能，但是malloc出来的地址空间在fork之后也会变为两份。

　　那么问题来了，现在我知道了p_sem的地址，我如果另外编写一个程序去调用sem_post会怎样呢。设改程序为程序A，另一个测试程序称为程序B，程序B的代码如下：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <semaphore.h>
 3 
 4 int main(int argc, const char *argv[])
 5 {
 6     sem_t *p_sem = (sem_t *)0xb7758000; /* 该地址为p_sem的地址 */
 7     
 8     sem_post(p_sem);
 9 
10     return 0;
11 }

　　注意上面程序传入的p_sem的值根据另一个程序打印出来的结果为准。在程序A的父进程等待信号量的时候执行程序B，程序A能继续执行下去吗，程序B的运行结果如下：

 

 　　段错误！

　　我想如果程序B能运行下去，并且让程序A成功获得信号量，那才怪事了，这正是虚拟地址存在的意义啊。这也解释了无名信号量在进程将的同步应该是父子进程的原因。