兩個程序配合實現了基于共享內存和信號量的進程間通信，具體說明如下：

第一個程序：共享內存讀取程序（消費者）

該程序作為消費者，從共享內存中讀取數據，通過信號量保證只有當生產者寫入數據后才能讀取。

/*4 - 讀共享內存*/
#include<stdio.h>                  // 標準輸入輸出庫
#include<stdlib.h>                 // 標準庫，包含exit等函數
#include<unistd.h>                 // 包含UNIX系統調用，如sleep
#include <sys/types.h>             // 定義系統數據類型
#include <sys/ipc.h>               // 包含IPC（進程間通信）相關函數定義
#include <sys/shm.h>               // 共享內存相關函數定義
#include <sys/sem.h>               // 信號量相關函數定義
#include <string.h>                // 字符串處理函數庫int main()
{//1、確定 文件路徑名 ---獲取消息隊列的key值key_t key = ftok(".", 'a');    // 用當前目錄和字符'a'生成唯一key值，用于標識共享內存和信號量if(key == -1){                 // 檢查ftok函數調用是否失敗perror("ftok error");      // 輸出錯誤信息return -1;                 // 程序異常退出}//2、根據key值 獲取共享內存的ID，如果共享內存不存在則創建// IPC_CREAT表示不存在則創建，0666表示權限（所有者、組、其他用戶都可讀寫）int shmid = shmget(key,100,IPC_CREAT|0666);  if(shmid==-1){                 // 檢查shmget函數調用是否失敗perror("shmget");          // 輸出錯誤信息exit(-1);                  // 程序異常退出}//根據key創建/獲取信號量集，創建1個信號量int semid = semget(key,1,IPC_CREAT|0666);  if(semid==-1){                 // 檢查semget函數調用是否失敗perror("semget");          // 輸出錯誤信息exit(-1);                  // 程序異常退出}//3.映射共享內存到當前進程的地址空間，第二個參數0表示由系統自動分配地址void *p = shmat(shmid,0,0);    if(p==(void *)-1){             // 檢查shmat函數調用是否失敗perror("shmat");           // 輸出錯誤信息exit(-1);                  // 程序異常退出}//4.使用共享內存（消費者邏輯）struct sembuf buf;             // 定義信號量操作結構體while(1){                      // 無限循環，持續讀取數據buf.sem_num = 0;           // 操作第0個信號量（信號量集索引）buf.sem_op = -1;           // 執行P操作（申請資源，信號量值減1）buf.sem_flg = 0;           // 0表示阻塞模式，若資源不可用則等待semop(semid,&buf,1);       // 執行信號量操作printf("data = %d\n",*(int *)p);  // 從共享內存讀取整數并打印}//5.不再使用可以解除映射（實際不會執行，因為上面是無限循環）shmdt(p);//6.不再需要可以刪除共享內存（注釋掉表示不自動刪除）//shmctl(shmid,IPC_RMID,0);return 0;
}

第二個程序：共享內存寫入程序（生產者）

該程序作為生產者，向共享內存中寫入數據，通過信號量通知消費者可以讀取數據。

/*5 - 信號量集保護共享內存*/
#include<stdio.h>                  // 標準輸入輸出庫
#include<stdlib.h>                 // 標準庫，包含exit等函數
#include<unistd.h>                 // 包含UNIX系統調用，如sleep
#include <sys/types.h>             // 定義系統數據類型
#include <sys/ipc.h>               // 包含IPC（進程間通信）相關函數定義
#include <sys/shm.h>               // 共享內存相關函數定義
#include <string.h>                // 字符串處理函數庫
#include <sys/sem.h>               // 信號量相關函數定義int main()
{//1、確定 文件路徑名 ---獲取消息隊列的key值key_t key = ftok(".", 'a');    // 用當前目錄和字符'a'生成唯一key值，與消費者保持一致if(key == -1){                 // 檢查ftok函數調用是否失敗perror("ftok error");      // 輸出錯誤信息return -1;                 // 程序異常退出}//2、根據key值 獲取共享內存的ID，如果共享內存不存在則創建// IPC_CREAT表示不存在則創建，0666表示權限（所有者、組、其他用戶都可讀寫）int shmid = shmget(key,100,IPC_CREAT|0666);  if(shmid==-1){                 // 檢查shmget函數調用是否失敗perror("shmget");          // 輸出錯誤信息exit(-1);                  // 程序異常退出}//根據key創建/獲取信號量集，創建1個信號量int semid = semget(key,1,IPC_CREAT|0666);  if(semid==-1){                 // 檢查semget函數調用是否失敗perror("semget");          // 輸出錯誤信息exit(-1);                  // 程序異常退出}//設置信號量的初始值為0（用于同步，初始狀態下沒有數據可讀）semctl(semid,0,SETVAL,0);//3.映射共享內存到當前進程的地址空間，第二個參數0表示由系統自動分配地址void *p = shmat(shmid,0,0);    if(p==(void *)-1){             // 檢查shmat函數調用是否失敗perror("shmat");           // 輸出錯誤信息exit(-1);                  // 程序異常退出}struct sembuf buf;             // 定義信號量操作結構體//生產者邏輯while(1){                      // 無限循環，持續寫入數據printf("請輸入一個整數:");  // 提示用戶輸入scanf("%d",(int *)p);      // 將用戶輸入的整數寫入共享內存buf.sem_num = 0;           // 操作第0個信號量（信號量集索引）buf.sem_op = 1;            // 執行V操作（釋放資源，信號量值加1）buf.sem_flg = 0;           // 0表示阻塞模式semop(semid,&buf,1);       // 執行信號量操作，通知消費者有新數據}//5.不再使用可以解除映射（實際不會執行，因為上面是無限循環）shmdt(p);//6.不再需要可以刪除共享內存（注釋掉表示不自動刪除）//shmctl(shmid,IPC_RMID,0);return 0;
}

兩個程序的整體作用

這兩個程序配合實現了基于共享內存和信號量的進程間通信，具體說明如下：

核心功能：
- 生產者程序（第二個）從用戶輸入獲取整數，寫入共享內存，并通過信號量通知消費者。
- 消費者程序（第一個）通過信號量等待，當檢測到生產者寫入數據后，從共享內存讀取并打印該整數。
信號量的作用：
- 實現了生產者和消費者的同步：消費者必須等待生產者寫入數據后才能讀取，避免讀取到空數據或舊數據。
- 信號量初始值為 0，生產者寫入數據后執行 V 操作（值 + 1），消費者讀取前執行 P 操作（值 - 1），確保數據讀寫順序正確。
共享內存的作用：
提供了一個兩個進程都能訪問的內存區域，實現高效的數據傳遞（相比管道等方式，共享內存無需數據拷貝，速度更快）。

通過這種機制，兩個獨立進程可以安全、有序地進行數據交換。

如果沒有 PV 操作（或類似的同步互斥機制），在多任務 / 多進程環境中會出現一系列嚴重問題，核心是共享資源訪問沖突和任務執行順序混亂，具體表現如下：