进程间通信

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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