进程间通信

2022-11-04 18:32:24

1.信号

信号是比较复杂的通信方式，用于通知接收进程有某种事情发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信息语义函数signal外，还支持语义符合Posix 1标准的信号函数sigaction。

signal() 告诉系统内核怎么处理该信号
sigaction() 也是处理信号，但比signal更健壮
kill() 发送信号
alarm() 经过预定时间后发送SIGALARM信号

2.mmap文件映射：

也是一种共享内存，但是它是直接映射到磁盘中具体的文件，会涉及到磁盘的读写和io占用，不如shm共享内存效率高，但因为它的实际存储并没有反映到内存上，可以申请比较大的存储空间。

3.管道及有名管道

管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，例如父子进程，但是有名管道允许无关系的进程间通信。管道其实就是建立一个FIFO文件，一个进程往里面写数据，另外的进程读取数据。
demo如下：

	#include <stdio.h>
	#include <unistd.h>
	#include <string.h>
	#include <sys/wait.h>
	#include <stdlib.h>

	void sys_err(const char *str)
	{
		perror(str);
		exit(1);
	}

	int main()
	{
		pid_t pid;
		char buf[1024];
		int fd[2];
		char *p = "test for pipe\n";
		if (pipe(fd) == -1)
			sys_err("pipe");

		pid = fork();
		if (pid < 0) 
		{
			sys_err("fork err");
		}
		else if(pid == 0)
		{
			//父进程   
			close(fd[1]);
			int len = read(fd[0], buf, sizeof(buf));
			write(STDOUT_FILENO, buf, len);  //输出到屏幕
			close(fd[0]);
		}
		else
		{
			//子进程
			close(fd[0]);
			write(fd[1], p, strlen(p)); //写入test for pipe
			wait(NULL);
			close(fd[1]);
		}

		return 0;
	}

4.消息队列

消息队列也叫报文队列，消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列和SystemV消息队列，有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的信息，消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
发送消息demo如下：

	#include <stdlib.h>
	#include <stdio.h>
	#include <string.h>
	#include <errno.h>
	#include <unistd.h>
	#include <sys/types.h>
	#include <sys/ipc.h>
	#include <sys/msg.h>

	struct my_msg_st
	{
		long int my_msg_type;
		char some_text[BUFSIZ];
	};

	int main(void)
	{
		int running = 1;
		struct my_msg_st some_data;
		int msgid = 0;
		char buffer[BUFSIZ] = {0};
		memset((void*)&some_data, 0, sizeof(some_data));

		/*创建消息队列*/
		msgid=msgget((key_t)1234,0666 | IPC_CREAT);
		if(msgid==-1)
		{
			fprintf(stderr,"msgget failed with error:%d\n",errno);
			exit(EXIT_FAILURE);
		}

		/*循环向消息队列中添加消息*/
		while(running)
		{
			memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
			printf("Enter some text:");
			fgets(buffer,BUFSIZ,stdin);
			some_data.my_msg_type=1;
			strcpy(some_data.some_text,buffer);

			/*添加消息*/
			if(msgsnd(msgid,(void *)&some_data,BUFSIZ,0)==-1)
			{
				fprintf(stderr,"msgsed failed\n");
				exit(EXIT_FAILURE);
			}

			/*用户输入的为“end”时结束循环*/
			if(strncmp(buffer,"end",3)==0)
			{
				running=0;
			}
		}
		exit(EXIT_SUCCESS);
	}

接收消息demo如下：

	#include <stdlib.h>
	#include <stdio.h>
	#include <string.h>
	#include <errno.h>
	#include <unistd.h>
	#include <sys/types.h>
	#include <sys/ipc.h>
	#include <sys/msg.h>

	struct my_msg_st
	{
		long int my_msg_type;
		char some_text[BUFSIZ];
	};

	int main(void)
	{
		int running=1;
		int msgid = 0;
		struct my_msg_st some_data;
		long int msg_to_receive=0;
		memset((void*)&some_data, 0, sizeof(some_data));

		/*创建消息队列*/
		msgid=msgget((key_t)1234,0666 | IPC_CREAT);
		if(msgid==-1)
		{
			fprintf(stderr,"msgget failed with error: %d\n",errno);
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		
		/*循环从消息队列中接收消息*/
		while(running)
		{
			/*读取消息*/
			if(msgrcv(msgid,(void *)&some_data,BUFSIZ,msg_to_receive,0)==-1)
			{
				fprintf(stderr,"msgrcv failed with error: %d\n",errno);
				exit(EXIT_FAILURE);
			}

			printf("接收到的消息为: %s",some_data.some_text);

			/*接收到的消息为“end”时结束循环*/
			if(strncmp(some_data.some_text,"end",3) == 0)
			{
				running=0;
			}
		}

		/*从系统内核中移走消息队列*/
		if(msgctl(msgid,IPC_RMID,0) == -1)
		{
			fprintf(stderr,"msgctl(IPC_RMID) failed\n");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		exit(EXIT_SUCCESS);
	}

5.共享内存

共享内存是一种文件映射，使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其他通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
demo如下：
写入共享内存：

	#include<stdlib.h>
	#include <sys/ipc.h>
	#include <sys/shm.h>
	#include<string.h>
	#include<errno.h>

	typedef struct _Teacher
	{
		char name[64];
		int age;
	}Teacher;

	int main(int argc, char *argv[])
	{
		int ret = 0;
		int    shmid = 0;
		//创建共享内存 ，相当于打开文件，文件不存在则创建
		shmid = shmget(0x2234, sizeof(Teacher), IPC_CREAT | 0666); 
		if (shmid == -1)
		{
			perror("shmget err");
			return errno;
		}
		printf("shmid:%d \n", shmid);
		Teacher *p = NULL;
		//将共享内存段连接到进程地址空间
		p = (Teacher*)shmat(shmid, NULL, 0);//第二个参数shmaddr为NULL，核心自动选择一个地址
		if (p == (void *)-1 )
		{
			perror("shmget err");
			return errno;
		}
		strcpy(p->name, "aaaa");
		p->age = 33;
		//将共享内存段与当前进程脱离
		shmdt(p);
			
		printf("键入1 删除共享内存，其他不删除\n");
		
		int num = 0;
		scanf("%d", &num);
		if (num == 1)
		{
			//用于控制共享内存
			ret = shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);//IPC_RMID为删除内存段
			if (ret < 0)
			{
				perror("rmerrr\n");
			}
		}                 

		return 0;    
	}

从共享内存读取：

	#include<stdio.h>
	#include <unistd.h>
	#include<stdlib.h>
	#include <sys/ipc.h>
	#include <sys/shm.h>
	#include<string.h>
	#include<errno.h>

	typedef struct _Teacher
	{
		char name[64];
		int age;
	}Teacher;

	int main(int argc, char *argv[])
	{
		int ret = 0;
		int    shmid = 0;
		//打开获取共享内存
		shmid = shmget(0x2234, 0, 0); 
		if (shmid == -1)
		{
			perror("shmget err");
			return errno;
		}
		printf("shmid:%d \n", shmid);
		Teacher *p = NULL;
		//将共享内存段连接到进程地址空间
		p = (Teacher*)shmat(shmid, NULL, 0);
		if (p == (void *)-1 )
		{
			perror("shmget err");
			return errno;
		}
		
		printf("name:%s\n", p->name);
		printf("age:%d \n", p->age);
		//将共享内存段与当前进程脱离
		shmdt(p);
		
		printf("键入1 程序暂停，其他退出\n");
		
		while(1)
		{
			sleep(1);
		}       
		return 0;
	}

6.socket

socket也就是套接字，最普遍的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信，具体见网络编程。

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