进程间通信有一种[共享内存]方式，大家有没有想过，这种通信方式中如何解决数据竞争问题？我们可能自然而然的就会想到用锁。但我们平时使用的锁都是用于解决线程间数据竞争问题，貌似没有看到过它用在进程中，那怎么办？
关于进程间的通信方式估计大多数人都知道，这也是常见的面试八股文之一。
个人认为这种面试题没什么意义，无非就是答几个关键词而已，更深入的可能面试官和面试者都不太了解。
关于进程间通信方式我之前在【这篇文章】中有过介绍，感兴趣的可以移步去看哈。
进程间通信有一种[共享内存]方式，大家有没有想过，这种通信方式中如何解决数据竞争问题?
我们可能自然而然的就会想到用锁。但我们平时使用的锁都是用于解决线程间数据竞争问题，貌似没有看到过它用在进程中，那怎么办?
我找到了两种方法，信号量和互斥锁。
直接给大家贴代码吧，首先是信号量方式：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
constexpr int kMappingSize = 4096;
void sem() {
const char* mapname = "/mapname";
int mapfd = shm_open(mapname, O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
MEOW_DEFER {
if (mapfd > 0) {
close(mapfd);
mapfd = 0;
}
shm_unlink(mapname);
};
if (mapfd == -1) {
perror("shm_open failed \n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (ftruncate(mapfd, kMappingSize) == -1) {
perror("ftruncate failed \n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
void* sp = mmap(nullptr, kMappingSize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mapfd, 0);
if (!sp) {
perror("mmap failed \n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
sem_t* mutex = (sem_t*)sp;
if (sem_init(mutex, 1, 1) != 0) {
perror("sem_init failed \n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
MEOW_DEFER { sem_destroy(mutex); };
int* num = (int*)((char*)sp + sizeof(sem_t));
int cid, proc_count = 0, max_proc_count = 8;
for (int i = 0; i < max_proc_count; ++i) {
cid = fork();
if (cid == -1) {
perror("fork failed \n");
continue;
}
if (cid == 0) {
sem_wait(mutex);
(*num)++;
printf("process %d : %d \n", getpid(), *num);
sem_post(mutex);
if (munmap(sp, kMappingSize) == -1) {
perror("munmap failed\n");
}
close(mapfd);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
++proc_count;
}
int stat;
while (proc_count--) {
cid = wait(&stat);
if (cid == -1) {
perror("wait failed \n");
break;
}
}
printf("ok \n");
}代码中的MEOW_DEFER，它内部的函数会在生命周期结束后触发。它的核心函数其实就是下面这四个：
int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int value);
int sem_post(sem_t *sem);
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_destroy(sem_t *sem);具体含义大家应该看名字就知道，这里的重点就是sem_init中的pshared参数，该参数为1表示可在进程间共享，为0表示只在进程内部共享。
第二种方式是使用锁，即pthread_mutex_t，可是pthread_mutex不是用作线程间数据竞争的吗，怎么能用在进程间呢?
可以给它配置一个属性，示例代码如下：
pthread_mutex_t* mutex;
pthread_mutexattr_t mutexattr;
pthread_mutexattr_init(&mutexattr);
pthread_mutexattr_setpshared(&mutexattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
pthread_mutex_init(mutex, &mutexattr);它的默认属性是进程内私有，但是如果给它配置成PTHREAD_PROCESS_SHARED，它就可以用在进程间通信中。
相关视频推荐
学习地址：C/C++Linux服务器开发/后台架构师【零声教育】-学习视频教程-腾讯课堂
需要C/C++ Linux服务器架构师学习资料加qun812855908获取（资料包括C/C++，Linux，golang技术，Nginx，ZeroMQ，MySQL，Redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒体，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，协程，DPDK，ffmpeg等），免费分享
完整代码如下：
void func() {
const char* mapname = "/mapname";
int mapfd = shm_open(mapname, O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
MEOW_DEFER {
if (mapfd > 0) {
close(mapfd);
mapfd = 0;
}
shm_unlink(mapname);
};
if (mapfd == -1) {
perror("shm_open failed \n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (ftruncate(mapfd, kMappingSize) == -1) {
perror("ftruncate failed \n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
void* sp = mmap(nullptr, kMappingSize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mapfd, 0);
if (!sp) {
perror("mmap failed \n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
pthread_mutex_t* mutex = (pthread_mutex_t*)sp;
pthread_mutexattr_t mutexattr;
pthread_mutexattr_init(&mutexattr);
pthread_mutexattr_setpshared(&mutexattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
pthread_mutex_init(mutex, &mutexattr);
MEOW_DEFER {
pthread_mutexattr_destroy(&mutexattr);
pthread_mutex_destroy(mutex);
};
int* num = (int*)((char*)sp + sizeof(pthread_mutex_t));
int cid, proc_count = 0, max_proc_count = 8;
for (int i = 0; i < max_proc_count; ++i) {
cid = fork();
if (cid == -1) {
perror("fork failed \n");
continue;
}
if (cid == 0) {
pthread_mutex_lock(mutex);
(*num)++;
printf("process %d : %d \n", getpid(), *num);
pthread_mutex_unlock(mutex);
if (munmap(sp, kMappingSize) == -1) {
perror("munmap failed\n");
}
close(mapfd);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
++proc_count;
}
int stat;
while (proc_count--) {
cid = wait(&stat);
if (cid == -1) {
perror("wait failed \n");
break;
}
}
printf("ok \n");
}我想这两种方式应该可以满足我们日常开发过程中的大多数需求。
锁的方式介绍完之后，可能很多朋友自然就会想到原子变量，这块我也搜索了一下。但是也不太确定C++标准中的atomic是否在进程间通信中有作用，不过看样子boost中的atomic是可以用在进程间通信中的。
其实在研究这个问题的过程中，还找到了一些很多解决办法，包括：
Disabling Interrupts
Lock Variables
Strict Alternation
Peterson's Solution
The TSL Instruction
Sleep and Wakeup
Semaphores
Mutexes
Monitors
Message Passing
Barriers
这里就不过多介绍啦，大家感兴趣的可以自行查阅资料哈。