Question

所以我在C中使用Process Synchronization程序遇到了这个问题。

我应该创建一个使用fork()生成这样的代码的代码：

PARENT
PARENT
CHILD
PARENT
CHILD
PARENT

使用我发现here的代码，我能够让它工作但是由于某些原因，屏幕上的第一个结果是混乱的，而其他所有结果都很好。

要进行编译，请键入：gcc test.c display.c -o test -pthread

无论如何，这是我正在测试的代码（我再说一遍：这不是我的代码）：

#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>

int main(void)
{
  int i;
  /* place semaphore in shared memory */
  sem_t *sema = mmap(NULL, sizeof(sema), PROT_READ |PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,-1, 0);
  /* create/initialize semaphore */
  if ( sem_init(sema, 1, 0) < 0)
  {
    perror("sem_init");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  int nloop=10;
  int pid = fork();
  if (pid == 0)
  { 
    for (i = 0; i < nloop; i++)
    {
      // child unlocks semaphore
      display("CHILD\n");
      if (sem_post(sema) < 0)
          perror("sem_post");
      sleep(1);
    }
    if (munmap(sema, sizeof(sema)) < 0)
    {
      perror("munmap");
      exit(EXIT_FAILURE);
    }
      exit(EXIT_SUCCESS);
  }
  else
  {
    for (i = 0; i < nloop; i++)
    { // parent starts waiting
      display("PARENT\n");
      if (sem_wait(sema) < 0) 
        perror("sem_wait");
    // parent finished waiting
    }
    if (sem_destroy(sema) < 0)
    {
      perror("sem_destroy failed");
      exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (munmap(sema, sizeof(sema)) < 0)
    {
      perror("munmap failed");
      exit(EXIT_FAILURE);
    }
    exit(EXIT_SUCCESS);
  }
}

这是输出：

PACREHNT
ILD
PARENT
CHILD
PARENT
CHILD
PARENT
CHILD
PARENT
CHILD
PARENT
CHILD
PARENT
CHILD
PARENT
CHILD
PARENT
CHILD
PARENT
CHILD

为什么会在一开始就发生这种情况？

Answer 1

你不能用一个信号量编写一个在父进程和子进程之间交替的程序（不需要使用某种形式的忙等待标志或其他东西），因为这两个进程都将竞争获取信号量;没有办法预测哪个进程会首先获得它。你的代码（第一次迭代除外）似乎按预期工作，因为孩子睡了很长时间，但从技术上讲它仍然是一个竞争条件，不能保证父母有机会获得信号量。孩子醒来（虽然不太可能）。

所以，你需要2个信号量：一个用于孩子通知父母他轮到你的信号量，另一个用于父母用来通知孩子。要选择首先启动的人，请将相应的信号量初始化为1（另一个信号量为0）。

另外，这是错误的：

sem_t *sema = mmap(NULL, sizeof(sema), PROT_READ |PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,-1, 0);

第二个参数应该是sizeof(*sema)，因为你想为信号量对象而不是指针分配内存。

你永远不会#include "display.h"。

错误处理可以改进，但对于这个玩具计划，我不认为这是一个大问题。

这是使用2-semaphore方法的工作版本（这会将父信号量初始化为1，因此父级将首先启动）：

#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>

int main(void)
{
    int i;
    /* place semaphore in shared memory */
    sem_t *child_sem = mmap(NULL, sizeof(*child_sem), PROT_READ |PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,-1, 0);
    sem_t *parent_sem = mmap(NULL, sizeof(*parent_sem), PROT_READ |PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,-1, 0);

    /* create/initialize semaphore */
    if ( sem_init(child_sem, 1, 0) < 0)
    {
        perror("sem_init");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (sem_init(parent_sem, 1, 1) < 0) {
        perror("sem_init");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int nloop=10;
    int pid = fork();
    if (pid == 0)
    {
        for (i = 0; i < nloop; i++)
        {
            if (sem_wait(child_sem) < 0)
                perror("sem_wait");
            display("CHILD\n");
            if (sem_post(parent_sem) < 0)
                perror("sem_post");
            sleep(1);
        }
    }
    else
    {
        for (i = 0; i < nloop; i++)
        { // parent starts waiting
            if (sem_wait(parent_sem) < 0) 
                perror("sem_wait");
            display("PARENT\n");
            if (sem_post(child_sem) < 0)
                perror("sem_post");
        }
    }
}

我删除了munmap(2)和sem_destroy(3)调用的简洁性，因为它们是不必要的，因为无论如何都要退出。

请注意，两个进程都遵循相同的模式：等待信号量，做工作，通知其他进程＆＃39;信号。这是一个很好的机会进行一些重构并将其全部移动到一个函数，该函数接收要显示的字符串，等待的信号量以及之后通知的信号量。

您还应该习惯使用-Wall进行编译。

C中的进程同步不会在第一次执行

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