Linux系统编程（三）进程间的通信

一、为什么需要进程之间的通信（IPC）？

当我们编码时会发现我们使用全局变量并不能在父子进程之间使用，这是为什么呢？是因为进程与进程之间是相互独立，当我们在主进程当中修改那个全局变量的时候，子进程的并不会变，因为两者用户空间的那块地址是不一样的。这时候我们引入了IPC，它是在内核创建了一个缓冲区，进程通过这个缓冲区实现进程之间的通信。

二、管道

1.概念

管道是一种最基本的IPC机制，作用于有血缘关系的进程之间，完成数据传递。调用pipe系统函数即可创建一个管道。

2.特质

1.管道的本质是一个伪文件，不占用磁盘资源
2.由两个文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写段
3.数据从管道写段流入，读端流出

3.原理

管道内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区（4k）实现

4.局限性

1.数据不能自己读自己写
2.数据一旦被读走，便不在管道中存在，不可重复读取
3.由于管道采用半双工通信方式。数据只能一个方向上流动
4.只能在由公共祖先的进程间使用管道

5.代码

代码如下（示例）：

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


int main()
{
    pid_t pid;
    int fd[2];
    int ret=pipe(fd);
    if (ret == -1)
    {
        perror("pipe error:");
        exit(1);
    }
    pid = fork();
    if(pid==-1)
    { 
        perror("pipe error:");
        exit(1);
    }
    else if (pid == 0) //子进程
    {
        sleep(1);
        close(fd[1]);
        
        char buf[1024];
        ret=read(fd[0], buf, sizeof(buf));
        if (ret == 0)
        {
            printf("-----------\n");
        }

        write(STDOUT_FILENO,buf,ret);
    }
    else
    {
        close(fd[0]);
        char* str = "hello";
        write(fd[1], "hello pipe\n", strlen("hello pipe\n"));
        wait(NULL);
    }

    return 0;
}

2.读入数据

代码如下（示例）：

data = pd.read_csv(
    'https://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/1283/adult.data.csv')
print(data.head())

该处使用的url网络请求的数据。

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三、共享存储映射

注意事项

1.创建映射区的过程中，隐含着一次对映射文件的读操作。
2. 当MAP_SHARED时，要求：映射区的权限应 <=文件打开的权限(出于对映射区的保护)。而MAP_PRIVATE则无所谓，因为mmap中的权限是对内存的限制。
3. 映射区的释放与文件关闭无关。只要映射建立成功，文件可以立即关闭。
4. 特别注意，当映射文件大小为0时，不能创建映射区。所以：用于映射的文件必须要有实际大小！！ mmap使用时常常会出现总线错误，通常是由于共享文件存储空间大小引起的。
5. munmap传入的地址一定是mmap的返回地址。坚决杜绝指针++操作。
6. 如果文件偏移量必须为4K的整数倍
7. mmap创建映射区出错概率非常高，一定要检查返回值，确保映射区建立成功再进行后续操作。

父子进程通信

```csharp
#include <cstdio>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>


int main()
{
    //实现父子进程之间的通信
    int* p;
    int var = 100;
    pid_t pid;
    int fd = open("temp",O_CREAT|O_RDWR,0644);
    if (fd < 0 )
    {
        perror("open error:");
        exit(1);
    }
    //unlink("temp");

    ftruncate(fd,4);

    
    p=(int*)mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);
    if (p == MAP_FAILED)
    {
        perror("mmap error:");
        exit(1);
    }
    //关闭文件
    close(fd);
    //创建子线程
    pid = fork();

    if (pid == 0)
    {
        
        *p = 2000;
        var = 1000;
        printf("child,p = %d,var = %d\n",*p,var);
    }
    else if(pid > 0)
    {
        sleep(1);
        printf("parent,p = %d,var = %d\n", *p, var);

        wait(NULL);
        //释放映射区
        int ret = munmap(p,4);
        if (ret == -1)
        {
            perror("munmap error:");
            exit(1);
        }
    }


    return 0;
}