IPC(进程间通信方式的介绍)
进程间通信（IPC，InterProcess Communication）是指在不同进程之间传播或交换信息。
IPC的方式通常有管道（包括无名管道和命名管道）、消息队列、信号量、共享存储、Socket、Streams等。其中 Socket和Streams支持不同主机上的两个进程IPC。
以Linux中的C语言编程为例。
一、管道
管道，通常指无名管道，是 UNIX 系统IPC最古老的形式。
1、特点：
-
它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
-
它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
-
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
一、管道
管道，通常指无名管道，是 UNIX 系统IPC最古老的形式。
1、特点：
-
它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
-
它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
-
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
2、原型：
-
1 #include
<unistd.h>
-
2 int pipe(int fd[2]); // 返回值：若成功返回0，失败返回-1
当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开。如下图：
要关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可。
3、例子
单个进程中的管道几乎没有任何用处。所以，通常调用 pipe 的进程接着调用 fork，这样就创建了父进程与子进程之间的 IPC 通道。如下图所示：
若要数据流从父进程流向子进程，则关闭父进程的读端（fd[0]）与子进程的写端（fd[1]）；反之，则可以使数据流从子进程流向父进程。
-
1 #include
<stdio.h>
-
2 #include
<unistd.h>
-
3
-
4 int main()
-
5 {
-
6 int fd[2]; // 两个文件描述符
-
7 pid_t pid;
-
8 char buff[20];
-
9
-
10 if(pipe(fd)
< 0) // 创建管道
-
11
printf("
Create
Pipe
Error!\
n");
-
12
-
13
if((
pid =
fork()) <
0) // 创建子进程
-
14
printf("
Fork
Error!\
n");
-
15
else
if(
pid > 0) // 父进程
-
16 {
-
17 close(fd[0]); // 关闭读端
-
18 write(fd[1], "hello world\n", 12);
-
19 }
-
20 else
-
21 {
-
22 close(fd[1]); // 关闭写端
-
23 read(fd[0], buff, 20);
-
24 printf("%s", buff);
-
25 }
-
26
-
27 return 0;
-
28 }
二、FIFO
FIFO，也称为命名管道，它是一种文件类型。
1、特点
-
FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
-
FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。
2、原型
-
1 #include
<sys/stat.h>
-
2 // 返回值：成功返回0，出错返回-1
-
3 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
其中的 mode 参数与open函数中的 mode 相同。一旦创建了一个 FIFO，就可以用一般的文件I/O函数操作它。
当 open 一个FIFO时，是否设置非阻塞标志（O_NONBLOCK）的区别：
-
若没有指定
O_NONBLOCK（默认），只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 FIFO。类似的，只写 open 要阻塞到某个其他进程为读而打开它。 -
若指定了
O_NONBLOCK，则只读 open 立即返回。而只写 open 将出错返回 -1 如果没有进程已经为读而打开该 FIFO，其errno置ENXIO。
3、例子
FIFO的通信方式类似于在进程中使用文件来传输数据，只不过FIFO类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时，FIFO管道中同时清除数据，并且“先进先出”。下面的例子演示了使用 FIFO 进行 IPC 的过程：
write_fifo.c
-
1 #include
<stdio.h>
-
2 #include
<stdlib.h> // exit
-
3 #include
<fcntl.h> // O_WRONLY
-
4 #include
<sys/stat.h>
-
5 #include
<time.h> // time
-
6
-
7 int main()
-
8 {
-
9 int fd;
-
10 int n, i;
-
11 char buf[1024];
-
12 time_t tp;
-
13
-
14 printf("I am %d process.\n", getpid()); // 说明进程ID
-
15
-
16 if((fd = open("fifo1", O_WRONLY))
< 0) // 以写打开一个FIFO
-
17 {
-
18
perror("
Open
FIFO
Failed");
-
19
exit(
1);
-
20 }
-
21
-
22
for(
i=
0;
i<
10; ++
i)
-
23 {
-
24
time(&
tp); // 取系统当前时间
-
25
n=
sprintf(buf,"
Process %
d'
s
time
is %
s",
getpid(),
ctime(&
tp));
-
26
printf("
Send
message: %
s",
buf); // 打印
-
27
if(
write(
fd,
buf,
n+
1) <
0) // 写入到
FIFO中
-
28 {
-
29
perror("
Write
FIFO
Failed");
-
30
close(
fd);
-
31
exit(
1);
-
32 }
-
33
sleep(
1); // 休眠
1秒
-
34 }
-
35
-
36
close(
fd); // 关闭
FIFO文件
-
37
return
0;
-
38 }
read_fifo.c
-
1 #include
<stdio.h>
-
2 #include
<stdlib.h>
-
3 #include
<errno.h>
-
4 #include
<fcntl.h>
-
5 #include
<sys/stat.h>
-
6
-
7 int main()
-
8 {
-
9 int fd;
-
10 int len;
-
11 char buf[1024];
-
12
-
13 if(mkfifo("fifo1", 0666)
< 0 && errno!=EEXIST) // 创建FIFO管道
-
14
perror("
Create
FIFO
Failed");
-
15
-
16
if((
fd =
open("
fifo1",
O_RDONLY)) <
0) // 以读打开
FIFO
-
17 {
-
18
perror("
Open
FIFO
Failed");
-
19
exit(
1);
-
20 }
-
21
-
22
while((
len =
read(fd,
buf,
1024)) > 0) // 读取FIFO管道
-
23 printf("Read message: %s", buf);
-
24
-
25 close(fd); // 关闭FIFO文件
-
26 return 0;
-
27 }
在两个终端里用 gcc 分别编译运行上面两个文件，可以看到输出结果如下：
上述例子可以扩展成 客户进程—服务器进程 通信的实例，write_fifo的作用类似于客户端，可以打开多个客户端向一个服务器发送请求信息，read_fifo类似于服务器，它适时监控着FIFO的读端，当有数据时，读出并进行处理，但是有一个关键的问题是，每一个客户端必须预先知道服务器提供的FIFO接口，下图显示了这种安排：
三、消息队列
消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。
1、特点
-
消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。
-
消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。
-
消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。
2、原型
-
1 #include
<sys/msg.h>
-
2 // 创建或打开消息队列：成功返回队列ID，失败返回-1
-
3 int msgget(key_t key, int flag);
-
4 // 添加消息：成功返回0，失败返回-1
-
5 int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t size, int flag);
-
6 // 读取消息：成功返回消息数据的长度，失败返回-1
-
7 int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t size, long type,int flag);
-
8 // 控制消息队列：成功返回0，失败返回-1
-
9 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
在以下两种情况下，msgget将创建一个新的消息队列：
- 如果没有与键值key相对应的消息队列，并且flag中包含了
IPC_CREAT标志位。 - key参数为
IPC_PRIVATE。
函数msgrcv在读取消息队列时，type参数有下面几种情况：
type == 0，返回队列中的第一个消息；type > 0，返回队列中消息类型为 type 的第一个消息；type < 0，返回队列中消息类型值小于或等于 type 绝对值的消息，如果有多个，则取类型值最小的消息。
可以看出，type值非 0 时用于以非先进先出次序读消息。也可以把 type 看做优先级的权值。（其他的参数解释，请自行Google之）
3、例子
下面写了一个简单的使用消息队列进行IPC的例子，服务端程序一直在等待特定类型的消息，当收到该类型的消息以后，发送另一种特定类型的消息作为反馈，客户端读取该反馈并打印出来。
msg_server.c
-
1 #include
<stdio.h>
-
2 #include
<stdlib.h>
-
3 #include
<sys/msg.h>
-
4
-
5 // 用于创建一个唯一的key
-
6 #define MSG_FILE "/etc/passwd"
-
7
-
8 // 消息结构
-
9 struct msg_form {
-
10 long mtype;
-
11 char mtext[256];
-
12 };
-
13
-
14 int main()
-
15 {
-
16 int msqid;
-
17 key_t key;
-
18 struct msg_form msg;
-
19
-
20 // 获取key值
-
21 if((key = ftok(MSG_FILE,'z'))
< 0)
-
22 {
-
23
perror("
ftok
error");
-
24
exit(
1);
-
25 }
-
26
-
27 // 打印
key值
-
28
printf("
Message
Queue
-
Server
key
is: %
d.\
n",
key);
-
29
-
30 // 创建消息队列
-
31
if ((
msqid =
msgget(key,
IPC_CREAT|
0777)) ==
-1)
-
32 {
-
33
perror("
msgget
error");
-
34
exit(
1);
-
35 }
-
36
-
37 // 打印消息队列
ID及进程
ID
-
38
printf("
My
msqid
is: %
d.\
n",
msqid);
-
39
printf("
My
pid
is: %
d.\
n",
getpid());
-
40
-
41 // 循环读取消息
-
42
for(;;)
-
43 {
-
44
msgrcv(
msqid, &
msg,
256,
888,
0);// 返回类型为
888的第一个消息
-
45
printf("
Server:
receive
msg.mtext
is: %
s.\
n",
msg.mtext);
-
46
printf("
Server:
receive
msg.mtype
is: %
d.\
n",
msg.mtype);
-
47
-
48
msg.mtype =
999; // 客户端接收的消息类型
-
49
sprintf(
msg.mtext, "
hello,
I'
m
server %
d",
getpid());
-
50
msgsnd(
msqid, &
msg,
sizeof(
msg.mtext),
0);
-
51 }
-
52
return
0;
-
53 }
msg_client.c
-
1 #include
<stdio.h>
-
2 #include
<stdlib.h>
-
3 #include
<sys/msg.h>
-
4
-
5 // 用于创建一个唯一的key
-
6 #define MSG_FILE "/etc/passwd"
-
7
-
8 // 消息结构
-
9 struct msg_form {
-
10 long mtype;
-
11 char mtext[256];
-
12 };
-
13
-
14 int main()
-
15 {
-
16 int msqid;
-
17 key_t key;
-
18 struct msg_form msg;
-
19
-
20 // 获取key值
-
21 if ((key = ftok(MSG_FILE, 'z'))
< 0)
-
22 {
-
23
perror("
ftok
error");
-
24
exit(
1);
-
25 }
-
26
-
27 // 打印
key值
-
28
printf("
Message
Queue
-
Client
key
is: %
d.\
n",
key);
-
29
-
30 // 打开消息队列
-
31
if ((
msqid =
msgget(key,
IPC_CREAT|
0777)) ==
-1)
-
32 {
-
33
perror("
msgget
error");
-
34
exit(
1);
-
35 }
-
36
-
37 // 打印消息队列
ID及进程
ID
-
38
printf("
My
msqid
is: %
d.\
n",
msqid);
-
39
printf("
My
pid
is: %
d.\
n",
getpid());
-
40
-
41 // 添加消息，类型为
888
-
42
msg.mtype =
888;
-
43
sprintf(
msg.mtext, "
hello,
I'
m
client %
d",
getpid());
-
44
msgsnd(
msqid, &
msg,
sizeof(
msg.mtext),
0);
-
45
-
46 // 读取类型为
777的消息
-
47
msgrcv(
msqid, &
msg,
256,
999,
0);
-
48
printf("
Client:
receive
msg.mtext
is: %
s.\
n",
msg.mtext);
-
49
printf("
Client:
receive
msg.mtype
is: %
d.\
n",
msg.mtype);
-
50
return
0;
-
51 }
四、信号量
信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。
1、特点
-
信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。
-
信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。
-
每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。
-
支持信号量组。
2、原型
最简单的信号量是只能取 0 和 1 的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二值信号量（Binary Semaphore）。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。
Linux 下的信号量函数都是在通用的信号量数组上进行操作，而不是在一个单一的二值信号量上进行操作。
-
1 #include
<sys/sem.h>
-
2 // 创建或获取一个信号量组：若成功返回信号量集ID，失败返回-1
-
3 int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);
-
4 // 对信号量组进行操作，改变信号量的值：成功返回0，失败返回-1
-
5 int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t numops);
-
6 // 控制信号量的相关信息
-
7 int semctl(int semid, int sem_num, int cmd, ...);
当semget创建新的信号量集合时，必须指定集合中信号量的个数（即num_sems），通常为1； 如果是引用一个现有的集合，则将num_sems指定为 0 。
在semop函数中，sembuf结构的定义如下：
其中 sem_op 是一次操作中的信号量的改变量：
-
若
sem_op > 0，表示进程释放相应的资源数，将 sem_op 的值加到信号量的值上。如果有进程正在休眠等待此信号量，则换行它们。 -
若
sem_op < 0，请求 sem_op 的绝对值的资源。<ul><li>如果相应的资源数可以满足请求，则将该信号量的值减去sem_op的绝对值，函数成功返回。</li> <li>当相应的资源数不能满足请求时，这个操作与<code>sem_flg</code>有关。 <ul><li>sem_flg 指定<code>IPC_NOWAIT</code>，则semop函数出错返回<code>EAGAIN</code>。</li> <li>sem_flg 没有指定<code>IPC_NOWAIT</code>，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生： <ol><li>当相应的资源数可以满足请求，此信号量的semncnt值减1，该信号量的值减去sem_op的绝对值。成功返回；</li> <li>此信号量被删除，函数smeop出错返回EIDRM；</li> <li>进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，此情况下将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR</li> </ol></li> </ul></li> </ul></li> <li> <p>若<code>sem_op == 0</code>，进程阻塞直到信号量的相应值为0：</p> <ul><li>当信号量已经为0，函数立即返回。</li> <li>如果信号量的值不为0，则依据<code>sem_flg</code>决定函数动作： <ul><li>sem_flg指定<code>IPC_NOWAIT</code>，则出错返回<code>EAGAIN</code>。</li> <li>sem_flg没有指定<code>IPC_NOWAIT</code>，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生： <ol><li>信号量值为0，将信号量的semzcnt的值减1，函数semop成功返回；</li> <li>此信号量被删除，函数smeop出错返回EIDRM；</li> <li>进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，在此情况将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR</li> </ol></li> </ul></li> </ul></li>
在semctl函数中的命令有多种，这里就说两个常用的：
SETVAL：用于初始化信号量为一个已知的值。所需要的值作为联合semun的val成员来传递。在信号量第一次使用之前需要设置信号量。IPC_RMID：删除一个信号量集合。如果不删除信号量，它将继续在系统中存在，即使程序已经退出，它可能在你下次运行此程序时引发问题，而且信号量是一种有限的资源。
3、例子
-
1 #include
<stdio.h>
-
2 #include
<stdlib.h>
-
3 #include
<sys/sem.h>
-
4
-
5 // 联合体，用于semctl初始化
-
6 union semun
-
7 {
-
8 int val; /*for SETVAL*/
-
9 struct semid_ds *buf;
-
10 unsigned short *array;
-
11 };
-
12
-
13 // 初始化信号量
-
14 int init_sem(int sem_id, int value)
-
15 {
-
16 union semun tmp;
-
17 tmp.val = value;
-
18 if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1)
-
19 {
-
20 perror("Init Semaphore Error");
-
21 return -1;
-
22 }
-
23 return 0;
-
24 }
-
25
-
26 // P操作:
-
27 // 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1
-
28 // 若信号量值为0，进程挂起等待
-
29 int sem_p(int sem_id)
-
30 {
-
31 struct sembuf sbuf;
-
32 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
-
33 sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
-
34 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
-
35
-
36 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
-
37 {
-
38 perror("P operation Error");
-
39 return -1;
-
40 }
-
41 return 0;
-
42 }
-
43
-
44 // V操作：
-
45 // 释放资源并将信号量值+1
-
46 // 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
-
47 int sem_v(int sem_id)
-
48 {
-
49 struct sembuf sbuf;
-
50 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
-
51 sbuf.sem_op = 1; /*V操作*/
-
52 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
-
53
-
54 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
-
55 {
-
56 perror("V operation Error");
-
57 return -1;
-
58 }
-
59 return 0;
-
60 }
-
61
-
62 // 删除信号量集
-
63 int del_sem(int sem_id)
-
64 {
-
65 union semun tmp;
-
66 if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1)
-
67 {
-
68 perror("Delete Semaphore Error");
-
69 return -1;
-
70 }
-
71 return 0;
-
72 }
-
73
-
74
-
75 int main()
-
76 {
-
77 int sem_id; // 信号量集ID
-
78 key_t key;
-
79 pid_t pid;
-
80
-
81 // 获取key值
-
82 if((key = ftok(".", 'z'))
< 0)
-
83 {
-
84
perror("
ftok
error");
-
85
exit(
1);
-
86 }
-
87
-
88 // 创建信号量集，其中只有一个信号量
-
89
if((
sem_id =
semget(key,
1,
IPC_CREAT|
0666)) ==
-1)
-
90 {
-
91
perror("
semget
error");
-
92
exit(
1);
-
93 }
-
94
-
95 // 初始化：初值设为
0资源被占用
-
96
init_sem(
sem_id,
0);
-
97
-
98
if((
pid =
fork()) ==
-1)
-
99
perror("
Fork
Error");
-
100
else
if(
pid ==
0) /*子进程*/
-
101 {
-
102
sleep(
2);
-
103
printf("
Process
child:
pid=
%d\n",
getpid());
-
104
sem_v(
sem_id); /*释放资源*/
-
105 }
-
106
else /*父进程*/
-
107 {
-
108
sem_p(
sem_id); /*等待资源*/
-
109
printf("
Process
father:
pid=
%d\n",
getpid());
-
110
sem_v(
sem_id); /*释放资源*/
-
111
del_sem(
sem_id); /*删除信号量集*/
-
112 }
-
113
return
0;
-
114 }
上面的例子如果不加信号量，则父进程会先执行完毕。这里加了信号量让父进程等待子进程执行完以后再执行。
五、共享内存
共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。
1、特点
-
共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。
-
因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。
-
信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。
2、原型
-
1 #include
<sys/shm.h>
-
2 // 创建或获取一个共享内存：成功返回共享内存ID，失败返回-1
-
3 int shmget(key_t key, size_t size, int flag);
-
4 // 连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-1
-
5 void *shmat(int shm_id, const void *addr, int flag);
-
6 // 断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-1
-
7 int shmdt(void *addr);
-
8 // 控制共享内存的相关信息：成功返回0，失败返回-1
-
9 int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);
当用shmget函数创建一段共享内存时，必须指定其 size；而如果引用一个已存在的共享内存，则将 size 指定为0 。
当一段共享内存被创建以后，它并不能被任何进程访问。必须使用shmat函数连接该共享内存到当前进程的地址空间，连接成功后把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间，随后可像本地空间一样访问。
shmdt函数是用来断开shmat建立的连接的。注意，这并不是从系统中删除该共享内存，只是当前进程不能再访问该共享内存而已。
shmctl函数可以对共享内存执行多种操作，根据参数 cmd 执行相应的操作。常用的是IPC_RMID（从系统中删除该共享内存）。
3、例子
下面这个例子，使用了【共享内存+信号量+消息队列】的组合来实现服务器进程与客户进程间的通信。
- 共享内存用来传递数据；
- 信号量用来同步；
- 消息队列用来 在客户端修改了共享内存后 通知服务器读取。
server.c
-
1 #include
<stdio.h>
-
2 #include
<stdlib.h>
-
3 #include
<sys/shm.h> // shared memory
-
4 #include
<sys/sem.h> // semaphore
-
5 #include
<sys/msg.h> // message queue
-
6 #include
<string.h> // memcpy
-
7
-
8 // 消息队列结构
-
9 struct msg_form {
-
10 long mtype;
-
11 char mtext;
-
12 };
-
13
-
14 // 联合体，用于semctl初始化
-
15 union semun
-
16 {
-
17 int val; /*for SETVAL*/
-
18 struct semid_ds *buf;
-
19 unsigned short *array;
-
20 };
-
21
-
22 // 初始化信号量
-
23 int init_sem(int sem_id, int value)
-
24 {
-
25 union semun tmp;
-
26 tmp.val = value;
-
27 if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1)
-
28 {
-
29 perror("Init Semaphore Error");
-
30 return -1;
-
31 }
-
32 return 0;
-
33 }
-
34
-
35 // P操作:
-
36 // 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1
-
37 // 若信号量值为0，进程挂起等待
-
38 int sem_p(int sem_id)
-
39 {
-
40 struct sembuf sbuf;
-
41 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
-
42 sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
-
43 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
-
44
-
45 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
-
46 {
-
47 perror("P operation Error");
-
48 return -1;
-
49 }
-
50 return 0;
-
51 }
-
52
-
53 // V操作：
-
54 // 释放资源并将信号量值+1
-
55 // 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
-
56 int sem_v(int sem_id)
-
57 {
-
58 struct sembuf sbuf;
-
59 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
-
60 sbuf.sem_op = 1; /*V操作*/
-
61 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
-
62
-
63 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
-
64 {
-
65 perror("V operation Error");
-
66 return -1;
-
67 }
-
68 return 0;
-
69 }
-
70
-
71 // 删除信号量集
-
72 int del_sem(int sem_id)
-
73 {
-
74 union semun tmp;
-
75 if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1)
-
76 {
-
77 perror("Delete Semaphore Error");
-
78 return -1;
-
79 }
-
80 return 0;
-
81 }
-
82
-
83 // 创建一个信号量集
-
84 int creat_sem(key_t key)
-
85 {
-
86 int sem_id;
-
87 if((sem_id = semget(key, 1, IPC_CREAT|0666)) == -1)
-
88 {
-
89 perror("semget error");
-
90 exit(-1);
-
91 }
-
92 init_sem(sem_id, 1); /*初值设为1资源未占用*/
-
93 return sem_id;
-
94 }
-
95
-
96
-
97 int main()
-
98 {
-
99 key_t key;
-
100 int shmid, semid, msqid;
-
101 char *shm;
-
102 char data[] = "this is server";
-
103 struct shmid_ds buf1; /*用于删除共享内存*/
-
104 struct msqid_ds buf2; /*用于删除消息队列*/
-
105 struct msg_form msg; /*消息队列用于通知对方更新了共享内存*/
-
106
-
107 // 获取key值
-
108 if((key = ftok(".", 'z'))
< 0)
-
109 {
-
110
perror("
ftok
error");
-
111
exit(
1);
-
112 }
-
113
-
114 // 创建共享内存
-
115
if((
shmid =
shmget(key,
1024,
IPC_CREAT|
0666)) ==
-1)
-
116 {
-
117
perror("
Create
Shared
Memory
Error");
-
118
exit(
1);
-
119 }
-
120
-
121 // 连接共享内存
-
122
shm =
(char*)shmat(shmid,
0,
0);
-
123
if((
int)
shm ==
-1)
-
124 {
-
125
perror("
Attach
Shared
Memory
Error");
-
126
exit(
1);
-
127 }
-
128
-
129
-
130 // 创建消息队列
-
131
if ((
msqid =
msgget(key,
IPC_CREAT|
0777)) ==
-1)
-
132 {
-
133
perror("
msgget
error");
-
134
exit(
1);
-
135 }
-
136
-
137 // 创建信号量
-
138
semid =
creat_sem(key);
-
139
-
140 // 读数据
-
141
while(
1)
-
142 {
-
143
msgrcv(
msqid, &
msg,
1,
888,
0); /*读取类型为
888的消息*/
-
144
if(
msg.mtext ==
'q') /*
quit
- 跳出循环*/
-
145
break;
-
146
if(
msg.mtext ==
'r') /*
read
- 读共享内存*/
-
147 {
-
148
sem_p(
semid);
-
149
printf("%
s\
n",
shm);
-
150
sem_v(
semid);
-
151 }
-
152 }
-
153
-
154 // 断开连接
-
155
shmdt(
shm);
-
156
-
157 /*删除共享内存、消息队列、信号量*/
-
158
shmctl(
shmid,
IPC_RMID, &
buf1);
-
159
msgctl(
msqid,
IPC_RMID, &
buf2);
-
160
del_sem(
semid);
-
161
return
0;
-
162 }
client.c
-
1 #include
<stdio.h>
-
2 #include
<stdlib.h>
-
3 #include
<sys/shm.h> // shared memory
-
4 #include
<sys/sem.h> // semaphore
-
5 #include
<sys/msg.h> // message queue
-
6 #include
<string.h> // memcpy
-
7
-
8 // 消息队列结构
-
9 struct msg_form {
-
10 long mtype;
-
11 char mtext;
-
12 };
-
13
-
14 // 联合体，用于semctl初始化
-
15 union semun
-
16 {
-
17 int val; /*for SETVAL*/
-
18 struct semid_ds *buf;
-
19 unsigned short *array;
-
20 };
-
21
-
22 // P操作:
-
23 // 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1
-
24 // 若信号量值为0，进程挂起等待
-
25 int sem_p(int sem_id)
-
26 {
-
27 struct sembuf sbuf;
-
28 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
-
29 sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
-
30 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
-
31
-
32 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
-
33 {
-
34 perror("P operation Error");
-
35 return -1;
-
36 }
-
37 return 0;
-
38 }
-
39
-
40 // V操作：
-
41 // 释放资源并将信号量值+1
-
42 // 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
-
43 int sem_v(int sem_id)
-
44 {
-
45 struct sembuf sbuf;
-
46 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
-
47 sbuf.sem_op = 1; /*V操作*/
-
48 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
-
49
-
50 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
-
51 {
-
52 perror("V operation Error");
-
53 return -1;
-
54 }
-
55 return 0;
-
56 }
-
57
-
58
-
59 int main()
-
60 {
-
61 key_t key;
-
62 int shmid, semid, msqid;
-
63 char *shm;
-
64 struct msg_form msg;
-
65 int flag = 1; /*while循环条件*/
-
66
-
67 // 获取key值
-
68 if((key = ftok(".", 'z'))
< 0)
-
69 {
-
70
perror("
ftok
error");
-
71
exit(
1);
-
72 }
-
73
-
74 // 获取共享内存
-
75
if((
shmid =
shmget(key,
1024,
0)) ==
-1)
-
76 {
-
77
perror("
shmget
error");
-
78
exit(
1);
-
79 }
-
80
-
81 // 连接共享内存
-
82
shm =
(char*)shmat(shmid,
0,
0);
-
83
if((
int)
shm ==
-1)
-
84 {
-
85
perror("
Attach
Shared
Memory
Error");
-
86
exit(
1);
-
87 }
-
88
-
89 // 创建消息队列
-
90
if ((
msqid =
msgget(key,
0)) ==
-1)
-
91 {
-
92
perror("
msgget
error");
-
93
exit(
1);
-
94 }
-
95
-
96 // 获取信号量
-
97
if((
semid =
semget(key,
0,
0)) ==
-1)
-
98 {
-
99
perror("
semget
error");
-
100
exit(
1);
-
101 }
-
102
-
103 // 写数据
-
104
printf("***************************************\
n");
-
105
printf("*
IPC *\
n");
-
106
printf("*
Input
r
to
send
data
to
server. *\
n");
-
107
printf("*
Input
q
to
quit. *\
n");
-
108
printf("***************************************\
n");
-
109
-
110
while(
flag)
-
111 {
-
112
char
c;
-
113
printf("
Please
input
command: ");
-
114
scanf("%
c", &
c);
-
115
switch(
c)
-
116 {
-
117
case '
r'
:
-
118
printf("
Data
to
send: ");
-
119
sem_p(
semid); /*访问资源*/
-
120
scanf("%
s",
shm);
-
121
sem_v(
semid); /*释放资源*/
-
122 /*清空标准输入缓冲区*/
-
123
while((
c=
getchar())!=
'\n' &&
c!=
EOF);
-
124
msg.mtype =
888;
-
125
msg.mtext =
'r'; /*发送消息通知服务器读数据*/
-
126
msgsnd(
msqid, &
msg,
sizeof(
msg.mtext),
0);
-
127
break;
-
128
case '
q'
:
-
129
msg.mtype =
888;
-
130
msg.mtext =
'q';
-
131
msgsnd(
msqid, &
msg,
sizeof(
msg.mtext),
0);
-
132
flag =
0;
-
133
break;
-
134
default:
-
135
printf("
Wrong
input!\
n");
-
136 /*清空标准输入缓冲区*/
-
137
while((
c=
getchar())!=
'\n' &&
c!=
EOF);
-
138 }
-
139 }
-
140
-
141 // 断开连接
-
142
shmdt(
shm);
-
143
-
144
return
0;
-
145 }
注意：当scanf()输入字符或字符串时，缓冲区中遗留下了\n，所以每次输入操作后都需要清空标准输入的缓冲区。但是由于 gcc 编译器不支持fflush(stdin)（它只是标准C的扩展），所以我们使用了替代方案：
1 while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);
五种通讯方式总结
1.管道：速度慢，容量有限，只有父子进程能通讯
2.FIFO：任何进程间都能通讯，但速度慢
3.消息队列：容量受到系统限制，且要注意第一次读的时候，要考虑上一次没有读完数据的问题
4.信号量：不能传递复杂消息，只能用来同步
5.共享内存区：能够很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一个进程在写的时候，另一个进程要注意读写的问题，相当于线程中的线程安全，当然，共享内存区同样可以用作线程间通讯，不过没这个必要，线程间本来就已经共享了同一进程内的一块内存
补充：
套接字通信
套接字( socket ) ： 套接口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同机器间的进程通信。
之前写过一个课程设计：基于Internet的Linux客户机/服务器系统通讯设计与实现
是利用sock通信实现的，可以参考一下。
通信过程如下：
8.1命名socket
SOCK_STREAM 式本地套接字的通信双方均需要具有本地地址，其中服务器端的本地地址需要明确指定，指定方法是使用 struct sockaddr_un 类型的变量。
8.2 绑定
SOCK_STREAM 式本地套接字的通信双方均需要具有本地地址，其中服务器端的本地地址需要明确指定，指定方法是使用 struct sockaddr_un 类型的变量，将相应字段赋值，再将其绑定在创建的服务器套接字上，绑定要使用 bind 系统调用，其原形如下：
int bind(int socket, const struct sockaddr *address, size_t address_len);
其中 socket表示服务器端的套接字描述符，address 表示需要绑定的本地地址，是一个 struct sockaddr_un 类型的变量，address_len 表示该本地地址的字节长度。
8.3 监听
服务器端套接字创建完毕并赋予本地地址值（名称，本例中为Server Socket）后，需要进行监听，等待客户端连接并处理请求，监听使用 listen 系统调用，接受客户端连接使用accept系统调用，它们的原形如下：
-
int
listen(
int
socket,
int backlog);
-
-
int
accept(
int
socket, struct sockaddr *address, size_t *address_len);
- 1
- 2
- 3
其中 socket 表示服务器端的套接字描述符；backlog 表示排队连接队列的长度（若有多个客户端同时连接，则需要进行排队）；address 表示当前连接客户端的本地地址，该参数为输出参数，是客户端传递过来的关于自身的信息；address_len 表示当前连接客户端本地地址的字节长度，这个参数既是输入参数，又是输出参数。
8.4 连接服务器
客户端套接字创建完毕并赋予本地地址值后，需要连接到服务器端进行通信，让服务器端为其提供处理服务。
对于SOCK_STREAM类型的流式套接字，需要客户端与服务器之间进行连接方可使用。连接要使用 connect 系统调用，其原形为
int connect(int socket, const struct sockaddr *address, size_t address_len);
- 1
其中socket为客户端的套接字描述符，address表示当前客户端的本地地址，是一个 struct sockaddr_un 类型的变量，address_len 表示本地地址的字节长度。实现连接的代码如下：
connect(client_sockfd, (struct sockaddr*)&client_address, sizeof(client_address));
- 1
8.5 相互发送接收数据
无论客户端还是服务器，都要和对方进行数据上的交互，这种交互也正是我们进程通信的主题。一个进程扮演客户端的角色，另外一个进程扮演服务器的角色，两个进程之间相互发送接收数据，这就是基于本地套接字的进程通信。发送和接收数据要使用 write 和 read 系统调用，它们的原形为：
-
int read(int socket, char *buffer, size_t len);
-
int write(int socket, char *buffer, size_t len);
- 1
- 2
其中 socket 为套接字描述符；len 为需要发送或需要接收的数据长度；
对于 read 系统调用，buffer 是用来存放接收数据的缓冲区，即接收来的数据存入其中，是一个输出参数；
对于 write 系统调用，buffer 用来存放需要发送出去的数据，即 buffer 内的数据被发送出去，是一个输入参数；返回值为已经发送或接收的数据长度。
8.6 断开连接
交互完成后，需要将连接断开以节省资源，使用close系统调用，其原形为：
转载自 http://www.cnblogs.com/CheeseZH/p/5264465.html
2809
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
