linux应用程序设计基础--进程间通信（IPC）

theme：进程间通信（IPC）

author：Jeff.Xue

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1.进程间通信作用

• 数据传输
• 资源共享
• 通知事件
• 进程控制

2.通信方式：

• 管道pipe/FIFO
• 信号signal
• 消息队列
• 共享内存
• 信号量
• 套接字

3.管道通信

（1）管道：单向、先进先出

（2）管道种类

• 无名管道：父子进程通信
• 有名管道：任意进程通信

（3）无名管道

• int pipe(int filedis[2]);//filedis[0]用于读管道，filedis[1]用于写管道
• 关闭管道：将2个文件描述符关闭
• pipe() -> fork() 先pipe再fork，子进程继承文件描述符

（4）命名管道（FIFO）：不相干进程交换信息

• int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);//O_NONBLOCK(非阻塞标志)

4.信号通信

（1）30种信号类型：常见：SIGINT（中断）,SIGKILL（KILL命令发出的信号）

（2）处理方式：

• 忽略此信号（SIGKILL,SIGSTOP不能忽略）
• 执行希望动作
• 执行默认动作

（3）信号发送：kill/raise

• int kill(pid_t pid,int signo);//KILL可以向自身发送信号，可以向其他发送信号（#include <sys/type.h>  #include <signal.h>）
• int raise(int signo);//向进程自身发送信号

（4）alarm设置一个时间值产生sigalarm信号，默认动作终止该进程（一个进程只能有一个）

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

（5）pause 使进程挂起知道捕捉一个信号

int pause(void);

（6）主要处理

• 使用简单的signal函数

void ( *signal (int signo, void (*func)(int)))(int)
//func 可以分为：SIG_ING：忽略 / SIG_DFL：默认处理 / 信号处理函数名

• 使用信号集处理函数

5.共享内存：被多个进程共享的一部分物理内存（特点：快）

STEP:

• 创建共享内存：shmget
• 映射共享内存：映射到具体的进程空间shmat

（1）int shmget(key_t key,int size,int shmflg);

• key 标识共享内存键值：0/IPC_PRIVATE
• key=IPC_PRIVATE:创建一块新的共享内存
• key=0&&shmflg=IPC_PRIVATE:同样创建新的共享内存
• 返回内存标识符

（2）int shmat(int shmid,char *shmaddr,int flag);

• shmid:标识符
• flag：以什么方式确定地址
• 成功返回共享内存映射到进程的地址

（3）脱离映射：int shmdt(char *shmaddr);

6.消息队列

（1）信号能传送的信号量有限，管道只能传送无格式的字节流

（2）消息队列：消息链表，具有特定的格式（读完则清除）

• POSIX消息队列 //POSIX：可移植操作系统接口
• 系统V消息队列 //随内核持续

（3）消息队列的内核持续性要求每个消息队列有唯一的键值

#include <sys/type.h>
#include <sys/ipc.h>

key_t ftok(char *pathname,char proj);//返回键值

int msgget(key_t key,int msgflg);//返回消息队列描述字
/*msgflg:
	IPC_CREAT:创建新的队列
	IPC_EXCL:若已经存在，返回error
	IPC_NOWAIT:不阻塞
key为 IPC_PRIVATE也可创建
*/

//向消息队列发送消息
int msgsnd(int msqid,struct msgbuf *msgp,int msgsz,int msgflg);
/*
struct msgbuf{
	long mtype;//消息类型
	char mtext[];//消息数据首地址}
*/

//接收消息
int msgrcv(int msqid,struct msgbuf *msgp,int msgsz,long msgtype,int msgflg);//成功读取后，队列中消息则被删除

7.信号量

（1）主要用途：保护临界资源（根据其判断是否访问资源）/进程同步

（2）分类

• 二值信号量：0/1
• 计数信号量：任意非负值

（3）创建/打开

• int semget(key_t key,int nsems,int semflg);//nsems为信号灯集内信号灯数量

（4）操作

• int semop(int semid,struct sembuf *sops,unsiged nsops);//*sops 为操作数组，nsops为sops所指向数组个数

struct sembuf{
        unsigned short sem_num;//index in array
        short sem_op;//operation
        short sem_flg;//flags
}