Ubuntu下UnixC的第十天

最新推荐文章于 2025-08-16 11:44:53 发布

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#UnixC #linux #Ubuntu

本文深入探讨了进程间通信的有名管道和信号处理机制，包括信号的基础、产生、阻塞及处理，信号集操作，以及如何使用systemvipc进行进程间通信。详细介绍了信号的阻塞与忽略、未决信号集的获取、信号从产生到处理的过程，以及使用ftok、msgget等函数进行消息队列的创建和消息的发送与接收。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

回忆昨天内容
一、有名管道
   管道类型的文件大小始终为0
   用于进程间的通信任意进程
   mkfifo(3)
二、信号的基础
软件实现的中断机制
64个信号使用 kill -l命令查看
信号编号信号名
信号的产生、信号的递达给进程（或在此前被阻塞）进程对信号的处理
信号处于未决状态未决信号
三、改变进程对信号的处理
signal（2）
向进程注册信号处理函数
处理函数的类型
三种方法：SIG_DFL默认 SIG_IGN忽略 user_define用户自定义
进程默认的继承信号处理函数
四、信号的产生
三种
1硬件产生 ctrl+
2linux命令给进程发送信号 kill
3使用库函数或者系统调用给进程发送信号
   kill（2） raise（3） alarm（2）
pending clock

pause（2）
暂停等待信号打断
只在错误时返回-1 errno被设置

read从管道读取数据时，如果管道里为空，阻塞，返回-1

五、信号的阻塞
sigset_t 信号集类型
这种类型相关的操作
#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);

int sigfillset(sigset_t *set);

int sigaddset(sigset_t *set, int signum);

int sigdelset(sigset_t *set, int signum);

int sigismember(const sigset_t *set, int signum);
今天的内容
一、信号的阻塞
sigprocmask(2)
#include <signal.h>

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
   功能：检查或者改变阻塞信号集
   参数：
       how
           SIG_BLOCK 当前信号掩码集和set的并集设置为进程的信号掩码集
           SIG_UNBLOCK 将set集合中的信号从当前信号掩码集中移除
           SIG_SETMASK 将参数set设置为当前进程的信号掩码集

       set 指定要拿来操作旧信号集的新信号集
       oldset 如果不空，将旧的信号掩码集存储到这里
   返回值：
       成功 0
       错误-1 errno被设置
   让当前进程阻塞2 3 信号编写程序实现代码参见blocked.c
   信号阻塞忽略信号
   信号的忽略是信号到达了，进程对信号的处理动作
   信号阻塞，是信号还没有抵达进程

   在进程阻塞信号期间，给信号多次发送信号，在进程解除对信号的处理的时候，只对信号处理一次，造成了信号的丢失。
   这种信号称为不可靠信号。1-31 为不可靠信号
可靠信号在上边那种情况下，不会造成信号的丢失。
   34-64 实时信号（可靠）

二、获取进程的未决信号集
发送给进程的信号，还没有处理的信号，会记录到一个集合中。这个集合就是进程的未决信号集。
获取进程的未决信号集，检测信号是不是未决信号集中的一员？
如何获取未决信号集？

sigpending(2)
#include <signal.h>

int sigpending(sigset_t *set);
   功能：获取进程的未决信号集
   参数：
       set 将进程的未决信号集存储在set指定的地址空间里
   返回值：成功 0 错误-1 errno被设置

   编写代码获取进程的未决信号集检测2号信号是不是未决状态
   代码参见 pending.c
三、信号从产生到处理的整个过程
   1 在bash上启动一个进程
   2 按下Ctrl+c键，产生硬件中断 cpu切换到内核态执行按键的驱动程序
驱动程序将该按键解释为2号信号，记录到进程PCB中
   3 当进程从内核态切换到用户态的时候，检查进程的PCB中是否有信号的记录
有，代表信号到达进程没有，就说明没有信号到达
   4 如果有信号到达，调用信号的处理程序处理程序执行完毕调用sigreturn(2)
返回到进程的内核态回到第三步继续
   5 没有信号到达进程直接返回用户态继续后面的工作
四、system v ipc
   看看这些对象 ipcs
   system v ipc 对象
   每个对象都有自己的唯一id。内核通过对象的id来管理这些对象。
   用户态使用怎么办？
   进程要想获取一个ipc的对象，必须要有一个ipc的key值（键值）
   用户如何去获取一个key值
   ftok（3）
    #include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

   功能：获取一个system v ipc的键值
   参数： pathname 指定一个有效的文件名(存在可访问的)
       proj_id 使用这个整数的低有效八位
   返回值：成功返回system v ipc 的键值
       失败 -1 errno被设置
   举例说明：使用ftok(3)获取一个system v ipc的键值
   代码参见 ftok.c

msgget shmget semget

消息队列
使用键值获取一个消息队列的id
msgget(2)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int msgget(key_t key, int msgflg);
   功能：获取一个system v ipc的消息队列id
如果没有跟key绑定的id，在msgflg指定了IPC_CREAT，创建一个新的消息队列
并返回该消息队列的id，如果有，不创建
   参数：
   key 是ftok(3)的返回值
   msgflg
       IPC_CREAT 如果没有消息队列则创建
       IPC_EXCL 如果存在消息队列，则报错
       mode 指定消息队列的权限
   返回值：成功返回消息队列的id（非负整数）
       失败 -1 errno被设置
   获取一个消息队列的id ，如果消息队列不存在，创建这个消息队列，并返回该消息队列的id，
如果存在，直接返回该消息队列的id
   代码参见 msgget.c

向消息队列发送消息
msgsnd(2)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
   功能：发送消息给消息队列
   参数： msqid 目的消息队列的id
       msgp 消息指针类型的变量指向了消息的地址
       msgsz 指定了mtext的有效空间大小
       msgflg ： a bit mask
               IPC_NOWAIT：如果消息队列没有充足的空间，立即返回，报错
                   0 ：如果消息队列没有充足的空间，等待空间充足

返回值：成功0 错误 -1 errno被设置

   举例：向消息队列发送一条消息代码参见 psnd.c
   caller define
   struct msgbuf {
long mtype; /* message type, must be > 0 */
char mtext[1]; /* message data */
};
   char mtext[1]; metext是常量，是数组首地址
   char mtext；是变量

从消息队列获取消息
msgrcv(2)
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);
   功能：从消息队列接收一条消息
   参数：
   msqid 指定消息队列从这个消息队列中取出一条消息
   msgp 将取出的消息放到该地址处
   msgsz 指定mtext成员最大字节数
   msgtyp 指定请求接收的消息的类型 >0时接收消息队列的第一个
   msgflg
   IPC_NOWAIT 如果没有消息，立即返回错误，errno被设置
       0：如果消息队列中没有消息，等待消息的到来
   返回值：失败 -1 errno被设置
       成功返回实际接收到的消息的字节数
共享内存
信号量集

blocked.c

#include<t_stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
sigset_t set,oset;
void handle(int n){
    printf("n=%d\n",n);
    return;
}
void handle2(int n){
    printf("n=%d\n",n);
    exit(0);
}
//对2 3 信号进行阻塞
int main(){
    signal(2,handle);
    signal(3,handle2);
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set,2);
    sigaddset(&set,3);
    //将信号集SET设置为进程的信号掩码集
    int spm=sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);
        if(spm==-1) E_MSG("sigprocmask",-1);
        int j=200000;
    sleep(2);
    for(int i=0;i<500000;i++)
      printf("i=%d\n",i);
    //恢复 2 3
    printf("恢复\n");
    sigprocmask(SIG_SETMASK,&oset,NULL);

    while(1);
    return 0;
}

ftok.c

#include <sys/types.h>
 #include <sys/ipc.h>
#include<t_stdio.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
    //获取一个system v ipc 的键值
    key_t key;
        key=ftok(argv[1],77);
        if(key==-1) E_MSG("ftok",-1);
        printf("key=0x%x\n",key);
        return 0;
}

msgget.c

 #include <sys/types.h>
 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/msg.h>
#include<t_stdio.h>

int main(int argc,char* argv[]){
    //获取一个system v ipc 的键值
    key_t key;
    key=ftok(argv[1],77);
    if(key==-1) E_MSG("ftok",-1);
    printf("key=0x%x\n",key);
    //使用key值获取消息队列的id
    int msqid=msgget(key,IPC_CREAT|0644);
    if(msqid==-1) E_MSG("msgget",-1);
    printf("msqid=%d\n",msqid);
    return 0;
}

pending.c

#include<t_stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
sigset_t set,oset,pset;
void handle(int n){
    printf("n=%d\n",n);
    return;
}
#if 0
void handle2(int n){
    printf("n=%d\n",n);
    exit(0);
}
#endif
//对2  信号进行阻塞
int main(){
    signal(3,handle);
    signal(2,handle);

    sigfillset(&set);//2在信号集中，2被阻塞
    sigemptyset(&oset);
    sigaddset(&oset,2);//oset信号集中只有2
    sigdelset(&set,3);//3没有被阻塞
int spm=sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,NULL);
    if(spm==-1) E_MSG("sigprocmask",-1);
    while(1){
    sleep(2);
    sigpending(&pset);
    int b=sigismember(&pset,2);
    //检测是否是未决信号
    if(getchar()){
    if(b==1) 
    {
        printf("2 pending signal\n");
    //    sigdelset(&pset,2);
        sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&oset,NULL);//放开阻塞2
    }
    else 
        printf("2 not pending signal\n");
        sigprocmask(SIG_BLOCK,&oset,NULL);//阻塞2
    
    
    }
    if(getchar()==0)
      break;
    }
    
//    设置信号，阻塞，发送，获取未决信号集，判断，恢复阻塞
//    printf("恢复\n");
    

//    while(1);
    return 0;
}

prcv.c

 #include <sys/types.h>
 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/msg.h>
#include<t_stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
//用户自定义的结构体类型
typedef struct msgbuf {
      long mtype;   /* message type, must be > 0 */
      char mtext[256];    /* message data */
       }msg_t;
int main(int argc,char* argv[]){
    msg_t msg;
    //获取一个system v ipc 的键值
    
    key_t key;
    key=ftok(argv[1],77);
    if(key==-1) 
      E_MSG("ftok",-1);
    printf("key=0x%x\n",key);
    //使用key值获取消息队列的id
    int msqid=msgget(key,IPC_CREAT|0644);
    if(msqid==-1) 
      E_MSG("msgget",-1);
    printf("msqid=%d\n",msqid);
    //初始化消息的结构体内容
//    msg.mtype=3;
//    strcpy(msg.mtext,"this is a test...\n");
    //向消息队列发送消息
    int rcv=msgrcv(msqid,&msg,256,3,IPC_NOWAIT);
    if(rcv==-1) 
      E_MSG("msgsnd",-1);
//    msg.mtext[rcv]='\n';
    write(1,msg.mtext,rcv);
    return 0;
}

psnd.c

 #include <sys/types.h>
 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/msg.h>
#include<t_stdio.h>
#include<string.h>
//用户自定义的结构体类型
typedef struct msgbuf {
      long mtype;   /* message type, must be > 0 */
      char mtext[256];    /* message data */
       }msg_t;
int main(int argc,char* argv[]){
    msg_t msg;
    //获取一个system v ipc 的键值
    
    key_t key;
    key=ftok(argv[1],77);
    if(key==-1) 
      E_MSG("ftok",-1);
    printf("key=0x%x\n",key);
    //使用key值获取消息队列的id
    int msqid=msgget(key,IPC_CREAT|0644);
    if(msqid==-1) 
      E_MSG("msgget",-1);
    printf("msqid=%d\n",msqid);
    //初始化消息的结构体内容
    msg.mtype=3;
    strcpy(msg.mtext,"this is a test...\n");
    //向消息队列发送消息
    int snd=msgsnd(msqid,&msg,strlen(msg.mtext),0);
    if(snd==-1) 
      E_MSG("msgsnd",-1);
    return 0;
}