Linux线程间通讯：实现数据交换-猿码集

1. 概述

在Linux操作系统中，线程间通信是非常重要的。线程间通信可以实现不同线程之间的数据交换和共享，从而实现协作和同步。本文将介绍Linux中的线程间通信的一种常用方法，即通过共享内存实现数据交换。

2. 共享内存

共享内存是一种在不同线程之间共享数据的方法。它主要通过在内存中创建一块特定区域，让多个线程可以同时访问和修改这块内存。Linux提供了一些系统调用来创建和操作共享内存。

2.1 创建共享内存区域

要创建一个共享内存区域，可以使用shmget系统调用。这个调用接受三个参数：共享内存的键值、需要的内存大小和标志位。

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

其中key是共享内存的键值，可以使用ftok函数生成；size是需要的内存大小，以字节为单位；shmflg是标志位，控制内存的权限和其他选项。

2.2 连接共享内存

创建共享内存区域后，需要使用shmat系统调用将其连接到当前进程的地址空间。

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

其中shmid是共享内存的ID，shmaddr是连接的起始地址，如果为NULL则由系统自动选择一个空闲地址；shmflg是标志位，控制连接的选项。

2.3 分离共享内存

当不再需要共享内存区域时，应该使用shmdt系统调用将其分离。

int shmdt(const void *shmaddr);

其中shmaddr是连接的起始地址。

2.4 删除共享内存

在不需要共享内存区域时，可以使用shmctl系统调用将其删除。

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

其中shmid是共享内存的ID，cmd是删除的命令，buf是用于获取共享内存信息的结构体指针。

3. 线程间数据交换

有了共享内存，不同线程之间就可以通过读写共享内存来实现数据交换。下面是一个简单的例子，演示了如何在两个线程之间交换一个温度值。

3.1 创建共享内存

首先，我们需要创建一个共享内存区域来存储温度值。

// 创建共享内存区域
key_t key = ftok("temp", 1);
int shmid = shmget(key, sizeof(double), IPC_CREAT | 0666);

这里使用了ftok函数生成一个键值，并使用shmget函数创建一个共享内存区域。

3.2 连接共享内存

接下来，我们需要在两个线程中连接共享内存。

// 线程1连接共享内存
void *thread1(void *arg) {
    double *temperature = NULL;
    int *shmid = (int *)arg;
    
    temperature = (double *)shmat(*shmid, NULL, 0);
    
    // 读取共享内存中的温度值
    double temp = *temperature;
    
    // 修改温度值
    temp += 0.5;
    
    // 将修改后的温度值写入共享内存
    *temperature = temp;
    
    // 分离共享内存
    shmdt(temperature);
    
    return NULL;
}
// 线程2连接共享内存
void *thread2(void *arg) {
    double *temperature = NULL;
    int *shmid = (int *)arg;
    
    temperature = (double *)shmat(*shmid, NULL, 0);
    
    // 读取共享内存中的温度值
    double temp = *temperature;
    
    // 修改温度值
    temp -= 0.3;
    
    // 将修改后的温度值写入共享内存
    *temperature = temp;
    
    // 分离共享内存
    shmdt(temperature);
    
    return NULL;
}

这里我们分别定义了两个线程函数thread1和thread2，它们分别连接共享内存，并进行读取和修改。需要注意的是，在连接共享内存后，我们可以像操作普通变量一样读取和修改共享内存中的数据。

3.3 创建线程并执行

最后，我们创建两个线程并执行。

int main() {
    pthread_t tid1, tid2;
    double temperature;
    
    // 连接共享内存
    temperature = (double *)shmat(shmid, NULL, 0);
    
    // 初始温度值
    *temperature = 0.6;
    
    // 创建线程1
    pthread_create(&tid1, NULL, thread1, &shmid);
    
    // 创建线程2
    pthread_create(&tid2, NULL, thread2, &shmid);
    
    // 等待线程结束
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    
    // 打印最终温度值
    printf("Final temperature: %.2f\n", *temperature);
    
    // 分离共享内存
    shmdt(temperature);
    
    // 删除共享内存
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    
    return 0;
}

在主线程中，我们首先连接共享内存，并设置初始温度值。然后创建两个线程并等待它们执行完毕。最后打印最终的温度值，并分离和删除共享内存。

4. 总结

通过共享内存实现线程间数据交换是一种高效和方便的方法。但同时也需要注意线程间的同步和互斥，以避免数据的竞争和不一致性。在实际应用中，可以根据具体需求选择适合的线程间通信方式。

Linux线程间通讯：实现数据交换