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**
** Utilisation de segments de mémoire partagés.
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** Ce programme se compose de trois processus et d'une file de messages. Le
** processus parent est chargé de lire les caractères en provenance de l'entrée
** standard, d'envoyer les chiffres au premier enfant (en utilisant le premier
** espace de mémoire partagé) et les lettres au second (en utilisant le
** troisième espace de mémoire partagé). Une fois la fin de fichier atteinte,
** les enfants renvoient leurs résultats au parent (en utilisant respectivement
** les deuxième et quatrième espaces de mémoire partagés). Le parent affiche
** ensuite les résultats. La synchronisation se fait avec des semaphores
**
** © 2002, Éric Renault pour l'Institut National des Télécommunications.
** © 2003, Denis Conan et Michel Simatic
** © 2013, François Trahay.
**
******************************************************************************/

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

#define CAR_MAX	        12
#define POS(X)	        ((X) % CAR_MAX)

#define SHM_DC		0
#define SHM_CD		1
#define SHM_DL		2
#define SHM_LD		3
#define SHM_TOTAL	4

/* Structure caracterisant un segment de memoire partage :
   ecrivain (resp. lecteur) indique le prochain caractere a ecrire (resp. lire)
*/
typedef struct {
  sem_t infoPrete;
  sem_t placeDispo;
  unsigned int ecrivain;
  unsigned int lecteur;
  int caractere[CAR_MAX];
} shm_t ;

/*
** Écriture d'un entier.
*/
void ecrit_entier(shm_t * shm, int entier) {
  sem_wait(&shm->placeDispo);
  shm->caractere[POS(shm->ecrivain)] = entier;
  shm->ecrivain = POS(shm->ecrivain + 1);
  sem_post(&shm->infoPrete);
}

/*
** Lecture d'un entier.
*/
int lit_entier(shm_t* shm) {
  int c;
  sem_wait(&shm->infoPrete);
  c = shm->caractere[POS(shm->lecteur)];
  shm->lecteur = POS(shm->lecteur + 1);
  sem_post(&shm->placeDispo);
  return c;
}

/*
** Somme des chiffres.
*/
void chiffre(shm_t* lit, shm_t* ecrit) {
  int car, somme=0;

  /* Lecture des chiffres et somme. */
  while((car = lit_entier(lit)) != EOF) {
    somme += (car - '0');
  }
  
  /* Renvoi du résultat. */
  ecrit_entier(ecrit, somme);
}

/*
** Fréquence des lettres.
*/
void lettre(shm_t* lit, shm_t* ecrit) {
  int car, frequence['z' - 'a' + 1], i;
  
  /* Initialisation. */
  for(i = 'a' ; i <= 'z' ; i ++) {
    frequence[i - 'a'] = 0;
  }
  /* Lecture des lettres et incrément des fréquences. */
  while((car = lit_entier(lit)) != EOF) {
    frequence[tolower(car) - 'a']++;
  }
  /* Renvoi du résultat. */
  for(i = 'a' ; i <= 'z' ; i ++) {
    ecrit_entier(ecrit, frequence[i - 'a']);
  }
}

/*
** Distribution des caractères et affichage des résultats.
*/
void distributeur(shm_t* ecrit_c, shm_t* lit_c, shm_t* ecrit_l, shm_t* lit_l) {
  int car, i;
  
  /* Distribution des caractères. */
  do {
    car = getchar();
    if (isalpha(car) || (car == EOF)) {
      ecrit_entier(ecrit_l, car);
    }
    if (isdigit(car) || (car == EOF)) {
      ecrit_entier(ecrit_c, car);
    }
  } while(car != EOF);
  
  /* Lecture et affichage de la somme. */
  printf("Somme : %d", lit_entier(lit_c));
  
  /* Lecture et affichage des frequences. */
  for(i = 'a' ; i <= 'z' ; i ++) {
    printf(" ; %c : %d", i, lit_entier(lit_l));
  }
  printf("\n");
}

/*
** Mise en place des segments de mémoire partagés et des processus.
*/
int main(int argc, char* argv[]) {
  int i, id[SHM_TOTAL], retour;
  pid_t enfant;
  shm_t* shm[SHM_TOTAL];
  char key[SHM_TOTAL][80];

  sprintf(key[SHM_DC], "/CLE_SHM_SEM_DC");
  sprintf(key[SHM_CD], "/CLE_SHM_SEM_CD");
  sprintf(key[SHM_DL], "/CLE_SHM_SEM_DL");
  sprintf(key[SHM_LD], "/CLE_SHM_SEM_LD");

  /* Identification et attachement des espaces d'adressage partagés. */
  /* Avec initialisation des sémaphores associés à ces espaces       */
  for(i = 0 ; i < SHM_TOTAL ; i ++) {
    int retour;
    id[i] = shm_open(key[i], O_CREAT| O_RDWR, 0666);
    assert(id[i]>=0);

    /* set the size of the shared memory segment */
    retour = ftruncate(id[i], sizeof(shm_t));
    assert(retour >= 0);

    /* map the shared memory segment in the current address space */
    shm[i] = mmap(NULL, sizeof(shm_t), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, id[i], 0);
    assert(shm[i]>=0);

    retour = sem_init(&shm[i]->infoPrete, 1, 0);
    assert(retour==0);
    retour = sem_init(&shm[i]->placeDispo, 1, CAR_MAX);
    assert(retour==0);
  }

  /* Création des enfants et lancement des taches associées. */
  switch(enfant = fork()) {
  case -1 :
    exit(1);
  case 0 :
    chiffre(shm[SHM_DC], shm[SHM_CD]);
    break ;
  default :
    switch(enfant = fork()) {
    case -1 :
      exit(2);
    case 0 :
      lettre(shm[SHM_DL], shm[SHM_LD]);
      break ;
    default :
      distributeur(shm[SHM_DC], shm[SHM_CD], shm[SHM_DL], shm[SHM_LD]);
    }
  }

  /* Détachement des espaces d'adressage partagés. */
  for(i = 0 ; i < SHM_TOTAL ; i ++) {
    retour = sem_destroy(&shm[i]->infoPrete);
    assert(retour == 0);
    retour = sem_destroy(&shm[i]->placeDispo);
    assert(retour == 0);

    retour = munmap(shm[i], sizeof(shm_t));
    assert(retour >= 0);

    retour = close(id[i]);
    assert(retour == 0);

    if (enfant) {
      /* Suppression par le parent */
      retour = shm_unlink(key[i]);
      assert(retour >= 0);
    }
  }

  /* Tout s'est bien terminé. */
  exit(0);
}