第一个程序：共享内存读取程序（消费者）

该程序作为消费者，从共享内存中读取数据，通过信号量保证只有当生产者写入数据后才能读取。

/*4 - 读共享内存*/
#include<stdio.h>                  // 标准输入输出库
#include<stdlib.h>                 // 标准库，包含exit等函数
#include<unistd.h>                 // 包含UNIX系统调用，如sleep
#include <sys/types.h>             // 定义系统数据类型
#include <sys/ipc.h>               // 包含IPC（进程间通信）相关函数定义
#include <sys/shm.h>               // 共享内存相关函数定义
#include <sys/sem.h>               // 信号量相关函数定义
#include <string.h>                // 字符串处理函数库int main()
{//1、确定 文件路径名 ---获取消息队列的key值key_t key = ftok(".", 'a');    // 用当前目录和字符'a'生成唯一key值，用于标识共享内存和信号量if(key == -1){                 // 检查ftok函数调用是否失败perror("ftok error");      // 输出错误信息return -1;                 // 程序异常退出}//2、根据key值 获取共享内存的ID，如果共享内存不存在则创建// IPC_CREAT表示不存在则创建，0666表示权限（所有者、组、其他用户都可读写）int shmid = shmget(key,100,IPC_CREAT|0666);  if(shmid==-1){                 // 检查shmget函数调用是否失败perror("shmget");          // 输出错误信息exit(-1);                  // 程序异常退出}//根据key创建/获取信号量集，创建1个信号量int semid = semget(key,1,IPC_CREAT|0666);  if(semid==-1){                 // 检查semget函数调用是否失败perror("semget");          // 输出错误信息exit(-1);                  // 程序异常退出}//3.映射共享内存到当前进程的地址空间，第二个参数0表示由系统自动分配地址void *p = shmat(shmid,0,0);    if(p==(void *)-1){             // 检查shmat函数调用是否失败perror("shmat");           // 输出错误信息exit(-1);                  // 程序异常退出}//4.使用共享内存（消费者逻辑）struct sembuf buf;             // 定义信号量操作结构体while(1){                      // 无限循环，持续读取数据buf.sem_num = 0;           // 操作第0个信号量（信号量集索引）buf.sem_op = -1;           // 执行P操作（申请资源，信号量值减1）buf.sem_flg = 0;           // 0表示阻塞模式，若资源不可用则等待semop(semid,&buf,1);       // 执行信号量操作printf("data = %d\n",*(int *)p);  // 从共享内存读取整数并打印}//5.不再使用可以解除映射（实际不会执行，因为上面是无限循环）shmdt(p);//6.不再需要可以删除共享内存（注释掉表示不自动删除）//shmctl(shmid,IPC_RMID,0);return 0;
}

第二个程序：共享内存写入程序（生产者）

该程序作为生产者，向共享内存中写入数据，通过信号量通知消费者可以读取数据。

/*5 - 信号量集保护共享内存*/
#include<stdio.h>                  // 标准输入输出库
#include<stdlib.h>                 // 标准库，包含exit等函数
#include<unistd.h>                 // 包含UNIX系统调用，如sleep
#include <sys/types.h>             // 定义系统数据类型
#include <sys/ipc.h>               // 包含IPC（进程间通信）相关函数定义
#include <sys/shm.h>               // 共享内存相关函数定义
#include <string.h>                // 字符串处理函数库
#include <sys/sem.h>               // 信号量相关函数定义int main()
{//1、确定 文件路径名 ---获取消息队列的key值key_t key = ftok(".", 'a');    // 用当前目录和字符'a'生成唯一key值，与消费者保持一致if(key == -1){                 // 检查ftok函数调用是否失败perror("ftok error");      // 输出错误信息return -1;                 // 程序异常退出}//2、根据key值 获取共享内存的ID，如果共享内存不存在则创建// IPC_CREAT表示不存在则创建，0666表示权限（所有者、组、其他用户都可读写）int shmid = shmget(key,100,IPC_CREAT|0666);  if(shmid==-1){                 // 检查shmget函数调用是否失败perror("shmget");          // 输出错误信息exit(-1);                  // 程序异常退出}//根据key创建/获取信号量集，创建1个信号量int semid = semget(key,1,IPC_CREAT|0666);  if(semid==-1){                 // 检查semget函数调用是否失败perror("semget");          // 输出错误信息exit(-1);                  // 程序异常退出}//设置信号量的初始值为0（用于同步，初始状态下没有数据可读）semctl(semid,0,SETVAL,0);//3.映射共享内存到当前进程的地址空间，第二个参数0表示由系统自动分配地址void *p = shmat(shmid,0,0);    if(p==(void *)-1){             // 检查shmat函数调用是否失败perror("shmat");           // 输出错误信息exit(-1);                  // 程序异常退出}struct sembuf buf;             // 定义信号量操作结构体//生产者逻辑while(1){                      // 无限循环，持续写入数据printf("请输入一个整数:");  // 提示用户输入scanf("%d",(int *)p);      // 将用户输入的整数写入共享内存buf.sem_num = 0;           // 操作第0个信号量（信号量集索引）buf.sem_op = 1;            // 执行V操作（释放资源，信号量值加1）buf.sem_flg = 0;           // 0表示阻塞模式semop(semid,&buf,1);       // 执行信号量操作，通知消费者有新数据}//5.不再使用可以解除映射（实际不会执行，因为上面是无限循环）shmdt(p);//6.不再需要可以删除共享内存（注释掉表示不自动删除）//shmctl(shmid,IPC_RMID,0);return 0;
}

两个程序的整体作用

这两个程序配合实现了基于共享内存和信号量的进程间通信，具体说明如下：

核心功能：
- 生产者程序（第二个）从用户输入获取整数，写入共享内存，并通过信号量通知消费者。
- 消费者程序（第一个）通过信号量等待，当检测到生产者写入数据后，从共享内存读取并打印该整数。
信号量的作用：
- 实现了生产者和消费者的同步：消费者必须等待生产者写入数据后才能读取，避免读取到空数据或旧数据。
- 信号量初始值为 0，生产者写入数据后执行 V 操作（值 + 1），消费者读取前执行 P 操作（值 - 1），确保数据读写顺序正确。
共享内存的作用：
提供了一个两个进程都能访问的内存区域，实现高效的数据传递（相比管道等方式，共享内存无需数据拷贝，速度更快）。

通过这种机制，两个独立进程可以安全、有序地进行数据交换。

如果没有 PV 操作（或类似的同步互斥机制），在多任务 / 多进程环境中会出现一系列严重问题，核心是共享资源访问冲突和任务执行顺序混乱，具体表现如下：