Qt进程间通信及内存共享，信号量，锁机制，线程同步

2021-09-04 09:59:01 阅读：178 来源： 互联网

标签：信号量 capacity Qt int 间通信 manager mutex include public

作者：阅遍星辰任是少年
链接：https://www.nowcoder.com/discuss/389380?type=1
来源：牛客网

Qt进程间通信及内存共享，信号量，锁机制，线程同步

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1、进程与线程的基础知识

2、qt进程通信的共享内存

概念：共享内存指 (shared memory)在多处理器的计算机系统中，可以被不同中央处理器（CPU）访问的大容量内存。由于多个CPU需要快速访问存储器，这样就要对存储器进行缓存（Cache）。任何一个缓存的数据被更新后，由于其他处理器也可能要存取，共享内存就需要立即更新，否则不同的处理器可能用到不同的数据。共享内存是Unix下的多进程之间的通信方法 ,这种方法通常用于一个程序的多进程间通信，实际上多个程序间也可以通过共享内存来传递信息。

类方法：

复制代码

//.h

#ifndef MAINWINDOW_H

#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>

#include <iostream>

#include <QSharedMemory>

namespace Ui {

class MainWindow;

}

class MainWindow : public QMainWindow

{

Q_OBJECT

public:

explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);

~MainWindow();

protected:

void loadfrommem();

void loadfromfile();

private slots:

void on_pushButton_mem_clicked();

private:

Ui::MainWindow *ui;

QSharedMemory shareMemory;

};

#endif // MAINWINDOW_H

复制代码

//.cpp

#include "mainwindow.h"

#include "ui_mainwindow.h"

#include <QFileDialog>

#include <QBuffer>

#include <string>

#include <QPixmap>

#include <iostream>

#include <QDebug>

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :

QMainWindow(parent),

ui(new Ui::MainWindow)

{

ui->setupUi(this);

shareMemory.setKey("share");

connect(ui->pushButton_mem,QPushButton::clicked,this,MainWindow::loadfrommem);

connect(ui->pushButton_file,QPushButton::clicked,this,MainWindow::loadfromfile);

}

MainWindow::~MainWindow()

{

delete ui;

}

void MainWindow::loadfromfile()

{

if(shareMemory.isAttached())

{

shareMemory.detach();//将该进程与共享内存分离

}

QString filename=QFileDialog::getOpenFileName(this);

QPixmap pixmap;

pixmap.load(filename);//从文件中找到图片

QBuffer buffer;//建立缓存对象

QDataStream out(&buffer);//数据流操作，用于操作缓存的数据

buffer.open(QBuffer::ReadWrite);//打开qbuffer的读写权限

out<<pixmap;//输出piamap

qDebug()<<buffer.size();

int size=buffer.size();

if(!shareMemory.create(size))

{

qDebug()<<tr("can not creat memory sqgment");

qDebug()<<shareMemory.error();

return;

}

qDebug()<<shareMemory.size();

/*****************************************************************************/

//共享内存部分上锁,使用内存段

shareMemory.lock();

char *to=(char*)shareMemory.data();

const char*from=(char*)buffer.data().data();

memcpy(to,from,qMin(size,shareMemory.size()));//数据从该进程中拷贝到共享数据内存中

shareMemory.unlock();

/*****************************************************************************/

}

void MainWindow::loadfrommem()

{

if(!shareMemory.attach())

{

qDebug()<<tr("can not creat memory sqgment");

}

QBuffer buffer;

QDataStream in(&buffer);

QPixmap pixmap;

/*****************************************************************************/

shareMemory.lock();

buffer.setData((char*)shareMemory.constData(),shareMemory.size());//将sharememory里面的数据放到buffer之中

buffer.open(QBuffer::ReadWrite);

in>>pixmap;

shareMemory.unlock();

shareMemory.detach();//将sharememeory与该进程分离

ui->label->setPixmap(pixmap);

/*****************************************************************************/

}

扩展findChildren的用法

复制代码

//扩展findChildren的用法

//主线程

void MainWindow::buttonclicked()

{

// QToolButton* btns = this->findChild<QToolButton*>(QString("btn%1").arg(i));

QList<QToolButton*> btns=this->findChildren<QToolButton*>();

qDebug()<<btns;

foreach (QToolButton*btn, btns) {

connect(btn,&QToolButton::clicked,measureThread,&MeasureThread::setTwoRelay);

}

//子线程

void MeasureThread::setTwoRelay()

{

QToolButton *btn=(QToolButton*)sender();

QString puttonName=btn->objectName();

QStringList puttonlist = puttonName.split("_");

realayNameBegin=puttonlist.at(1);

realayNameEnd=puttonlist.at(2);

SwitchRelay();

// QStringList list;

// QVector<int> v;

// for(int i=1;i<25;i++)

// {

// v.push_back(i);

// }

// for(int i=0;i<v.size();i++)

// {

// int x=v[i];

// QString temp=QString::number(x);

// list.append(temp);

// }

}

3、线程同步

线程同步典型例子“生产者-消费者模型”，也称有限缓冲问题

qt解决线程同步三个方法

（1）、信号量

使用类：QSemaphore

概念：pv操作，加减

（2）、进程类/锁机制

QMutex/QMutexLocker
QWaitCondtion

多线程使用的锁机制

MutexOnly

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#ifndef MUTEXONLY_H

#define MUTEXONLY_H

#include <QCoreApplication>

#include <iostream>

#include <QTime>

#include <QMutex>

#include <QThread>

#include <QWaitCondition>

using namespace std;

class MutexOnly

{

public:

// MutexOnly();

//预计生产（或消费）数量

int loopCount;

//当前产品数量

int product;

//仓库能容纳最大产品数量

int capacity;

QMutex mutex;

//QWaitCondition类为线程同步提供了一个条件变量,此处设置条件

QWaitCondition productIsNotFull;//商店产品不是满的

QWaitCondition productIsNotEmpty;//商店产品不为空

//生产者**********************************************************************************

class Producer:public QThread

{

public:

Producer(MutexOnly *manager) : QThread() {

this->manager=manager;

}

protected:

void run(){

for(int i=0;i<manager->loopCount;i++)

{

manager->mutex.lock();

while(manager->product==manager->capacity)

{

//释放该锁，并且阻塞当前线程，直到条件满足（即调用wake方法被唤醒）

manager->productIsNotFull.wait(&manager->mutex);

}

manager->product++;

cout<<i<<".P"<<manager->product<<", ";

manager->productIsNotEmpty.wakeAll();

manager->mutex.unlock();

}

private:

MutexOnly *manager;

};

/****消费者************************************************************************/

class Consumer:public QThread{

public:

Consumer(MutexOnly *manager):QThread(){

this->manager=manager;

}

protected:

void run(){

for(int i; i<manager->loopCount;i++)

{

manager->mutex.lock();

while(manager->product==0){

manager->productIsNotEmpty.wait(&manager->mutex);

}

manager->product--;

cout<<i<<",C="<<manager->product<<", ";

manager->productIsNotFull.wakeAll();

manager->mutex.unlock();

}

private:

MutexOnly *manager;

};

/****无修饰方法************************************************************************/

public:

void test(int loopCount,int capacity)

{

this->loopCount=loopCount;

this->capacity=capacity;

this->product=0;

Producer producer(this);

Consumer consumer(this);

//thread.start会调用thread内部的run方法

producer.start();

consumer.start();

//接下来阻塞该线程直到所有条件都满足

producer.wait();

consumer.wait();

cout<<endl;

}

};

#endif // MUTEXONLY_H

MutexWaitCondition

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#ifndef MUTEXWAITCONDITION_H

#define MUTEXWAITCONDITION_H

#include <QCoreApplication>

#include <iostream>

#include <QTime>

#include <QMutex>

#include <QThread>

#include <QWaitCondition>

using namespace std;

class MutexWaitCondition

{

public:

MutexWaitCondition();

public :

//预计生产（或消费）数量

int loopCount;

//当前产品数量

int product;

//仓库能容纳最大产品数量

int capacity;

QMutex mutex;

//QWaitCondition类为线程同步提供了一个条件变量,此处设置条件

QWaitCondition productIsNotFull;//商店产品不是满的

QWaitCondition productIsNotEmpty;//商店产品不为空

/*生产者**********************************************************************************/

class Producer:public QThread

{

public:

Producer(MutexWaitCondition *manager) : QThread() {

this->manager=manager;

}

protected:

void run(){

for(int i=0;i<manager->loopCount;i++)

{

manager->mutex.lock();

while(manager->product==manager->capacity)

{

//释放该锁，并且阻塞当前线程，直到条件满足（即调用wake方法被唤醒）

manager->productIsNotFull.wait(&manager->mutex);

}

manager->product++;

cout<<i<<".P"<<manager->product<<", ";

manager->productIsNotEmpty.wakeAll();

manager->mutex.unlock();

}

private:

MutexWaitCondition *manager;

};

/****消费者************************************************************************/

class Consumer:public QThread{

public:

Consumer(MutexWaitCondition *manager):QThread(){

this->manager=manager;

}

protected:

void run(){

for(int i; i<manager->loopCount;i++)

{

manager->mutex.lock();

while(manager->product==0){

manager->productIsNotEmpty.wait(&manager->mutex);

}

manager->product--;

cout<<i<<",C="<<manager->product<<", ";

manager->productIsNotFull.wakeAll();

manager->mutex.unlock();

}

private:

MutexWaitCondition *manager;

};

/****无修饰方法************************************************************************/

public:

void test(int loopCount,int capacity)

{

this->loopCount=loopCount;

this->capacity=capacity;

this->product=0;

Producer producer(this);

Consumer consumer(this);

//thread.start会调用thread内部的run方法

producer.start();

consumer.start();

//接下来阻塞该线程直到所有条件都满足

producer.wait();

consumer.wait();

cout<<endl;

}

};

#endif // MUTEXWAITCONDITION_H

SenaphoreMutex

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#ifndef SENAPHOREMUTEX_H

#define SENAPHOREMUTEX_H

#include <QCoreApplication>

#include <iostream>

#include <QTime>

#include <QMutex>

#include <QThread>

#include <QWaitCondition>

#include <QSemaphore>

using namespace std;

class SenaphoreMutex

{

public:

SenaphoreMutex();

public:

//预计生产（或消费）数量

int loopCount;

//当前产品数量

int product;

//仓库能容纳最大产品数量

int capacity;

QMutex mutex;

//QSemaphore类提供一个通用的计数信号量,定义了两个信号量对象

QSemaphore *productSemhore;

QSemaphore *leftSpaceSemaphore;

/*生产者*（****************************************************************************************************************/

class Producer : public QThread{

public:

Producer(SenaphoreMutex *manager): QThread() {

this->manager=manager;

}

protected:

void run()

{

for(int i=0; i<manager->loopCount; i++)

{

//尝试获取（减去）n个被信号量控制的资源，如果n大于可用资源数量，它就会阻塞直到有足够的资源为止

manager->leftSpaceSemaphore->acquire();

//之所以lock要在acquire后面是因为：如果消费者拿到了锁，那么又没有商品，会导致死锁

manager->mutex.lock();

manager->productSemhore->release();

cout<<i<<".P"<<manager->productSemhore->available()<<",";

manager->mutex.unlock();

}

private:

SenaphoreMutex *manager;

};

\

/*消费者*********************************************************************************************************************/

class Consumer : public QThread

{

public:

Consumer(SenaphoreMutex *manager) :QThread(){

this->manager=manager;

}

protected:

void run(){

for(int i=0; i<manager->loopCount;i++){

manager->productSemhore->acquire();

manager->mutex.lock();

manager->leftSpaceSemaphore->release();

cout<<i<<".C="<<manager->productSemhore->available()<<",";

manager->mutex.unlock();

}

private:

SenaphoreMutex *manager;

};

//无修饰的方法默认是private的****************************************************************************/

public:

void test(int loopCount,int capacity)

{

this->loopCount=loopCount;

this->capacity=capacity;

//参数为：信号量的当前值

productSemhore=new QSemaphore(0);

leftSpaceSemaphore=new QSemaphore(capacity);

Producer producer(this);

Consumer consumer(this);

//thread.start RUN

producer.start();

consumer.start();

//阻塞该线程直到所有条件都满足

producer.wait();

}

};

#endif // SENAPHOREMUTEX_H

复制代码

#include <QCoreApplication>

#include <QTime>

#include <iostream>

#include "mutexonly.h"

#include "mutexwaitcondition.h"

#include "senaphoremutex.h"

int main(int argc, char *argv[])

{

QCoreApplication a(argc, argv);

using namespace std;

int loopCount=100;

int capacity=3;

QTime time;

int mutexOnlyElapsed;

int mutexWaitConditonElapsed;

int SemaphoreMutexElapsed;

// cout<<"loopCount ="<<loopCount<<"capacity ="<<capacity<<endl<<endl;

// cout<<"MutexOnly"<<endl;

// MutexOnly mutexOnly;

// time.start();

// mutexOnly.test(loopCount,capacity);

// //milliseconds,返回最后一次调用start到现在已经经过的毫秒数

// mutexOnlyElapsed=time.elapsed();

// cout<<"elapsed:"<<mutexOnlyElapsed<<"ms"<<endl;

// cout<<endl;

cout<<"Mutexwaitcondition"<<endl;

MutexWaitCondition mutexWaitCondition;

time.restart();

mutexWaitConditonElapsed=time.elapsed();

cout<<"elapsed:"<<mutexWaitConditonElapsed<<"ms"<<endl;

cout<<endl;

cout<<'SemaphoreMutex'<<endl;

SenaphoreMutex SemaphoreMutex;

time.restart();

SemaphoreMutex.test(loopCount,capacity);

SemaphoreMutexElapsed=time.elapsed();

cout<<"elapsed"<<SemaphoreMutexElapsed<<"ms"<<endl;

cout<<endl;

return 0;

return a.exec();

}

标签：信号量,capacity,Qt,int,间通信,manager,mutex,include,public
来源： https://blog.csdn.net/yantuguiguziPGJ/article/details/120095445

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