41、进程间通信：管道与信号量详解

进程间通信：管道与信号量详解

1. 进程间数据传递——管道

在进程间传递数据时，管道是一种常用的方式。管道分为无名管道和命名管道。

无名管道可以通过 popen 或 pipe 调用创建。结合管道和 dup 调用，能够将一个程序的数据传递到另一个程序的标准输入。

命名管道则允许在不相关的程序之间传递数据。最后，还可以通过FIFOs实现一个简单的客户端/服务器示例，不仅能实现进程同步，还能实现双向数据流。

2. 信号量概述

在多用户系统、多进程系统或两者结合的环境中编写使用线程的程序时，常常会遇到代码的关键部分，需要确保单个进程（或单个执行线程）对资源具有独占访问权。信号量就是用于解决这类问题的工具，不过其编程接口较为复杂，但可以简化以满足大多数信号量编程问题。

例如，在多个程序同时尝试更新数据库时，数据可能会被损坏。执行数据更新且需要独占执行的代码部分称为关键部分，通常只是大型程序中的几行代码。为防止多个程序同时访问共享资源而引发问题，需要一种生成和使用令牌的方法，使得在关键部分一次只允许一个执行线程访问。

3. 信号量的定义

信号量是一种特殊变量，只能取正整数，程序对其操作必须是原子性的。正式定义中，信号量只允许两种操作：等待（wait）和信号（signal），用原始符号表示为：
- P(信号量变量) 表示等待
- V(信号量变量) 表示信号

这两个符号来自荷兰语， P <