c++ 学习笔记(高级linux编程) day8

最新推荐文章于 2024-06-16 16:49:39 发布

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本文详细介绍了Linux高级编程中的文件通信技术，包括基于文件的通信方式（如普通文件、有名管道、匿名管道和Socket）及内核共享内存，以及Socket文件通信的对等模型和C/S模型。通过实例代码展示了如何实现共享内存、共享队列和Socket通信。

linux高级编程day08 笔记

一.基于文件的通信
  1.普通文件(io/mmap)
  2.有名管道文件
  3.匿名管道
  4.Socket

二.基于内存的通信
  0.一组内核内存的工具
    ipcs
    ipcs -m
    ipcs -q
    ipcs -s
    ipcrm -q 编号ID
  1.普通的父子进程之间的匿名内存共享映射
  2.内核共享内存
   编程模型
     2.1.创建共享内存，得到一个ID shmget
     2.2.把ID影射成虚拟地址(挂载) shmat
     2.3.使用虚拟地址访问内核共享内存使用任何内存函数与运算符号
     2.4.卸载虚拟地址 shmdt
     2.5.删除共享内存 shctl(修改/获取共享内存的属性)

   共享内存的属性

案例：
   A.创建共享内存，并且修改内存数据。
   1.创建共享内存

int shmget(key_t key,//为什么需要key

int size,//共享内存大小

int flags//共享内存的属性与权限

)

      为什么要key_t:
        约定创建与访问的是同一个共享内存。
      第三个参数：
         方式|权限
         方式：创建IPC_CREAT IPC_EXCL
         打开：0
        常见的两种方式：
          创建：IPC_CREAT|IPC_EXCL| 0666;
          打开：0

     返回：
       成功返回共享内存ID
       失败返回-1
   B.根据ID得到共享，并且访问内存数据。

void shmat(int id,

void *startaddr,//0：系统指定首地址

int flags)//挂载方式，建议0，可以使用IPC_RDONLY

C.删除

int shmctl(int id,//被操作的共享内存ID

int how,//操作方式:一共三种操作

struct shmid_ds*ds)//共享内存属性

     how:
       IPC_STAT
       IPC_SET
       IPC_RMID

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <signal.h>

#include <sys/shm.h>

#include <sys/ipc.h>

key_t key;

int shmid;

int *p;

int i=0;

void deal(int s)

{

if(s==SIGINT)

{

//4.卸载共享内存shmdt

shmdt(p);

//5.删除共享内存shctl

shmctl(shmid,IPC_RMID,0);

exit(0);

}

main()

{

signal(SIGINT,deal);

//1.创建共享内存shmget

key=ftok(".",255);

if(key==-1) printf("ftok error:%m\n"),exit(-1);

shmid=shmget(key,4,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);

if(shmid==-1) printf("get error:%m\n"),exit(-1);

//2.挂载共享内存shmat

p=shmat(shmid,0,0);

if(p==(int*)-1) printf("at error:%m\n"),exit(-1);

//3.访问共享内存

while(1)

{

*p=i;

sleep(1);

i++;

}

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <signal.h>

#include <sys/shm.h>

#include <sys/ipc.h>

key_t key;

int shmid;

int *p;

void deal(int s)

{

if(s==2)

{

//4.卸载共享内存shmdt

shmdt(p);

exit(0);

}

main()

{

signal(SIGINT,deal);

//1.创建共享内存shmget

key=ftok(".",255);

if(key==-1) printf("ftok error:%m\n"),exit(-1);

shmid=shmget(key,4,0);

if(shmid==-1) printf("get error:%m\n"),exit(-1);

//2.挂载共享内存shmat

p=shmat(shmid,0,0);

if(p==(int*)-1) printf("at error:%m\n"),exit(-1);

//3.访问共享内存

while(1)

{

sleep(1);

printf("%d\n",*p);

}

  3.内核共享队列(有序)
    编程模型：
      3.1.创建共享队列/得到队列msgget
      3.2.使用队列（发送消息msgsnd/接收消息msgrcv）
      3.3.删除队列msgctl
案例：
   A：创建共享队列
     intmsgget(key_t,int);
   B:发送消息

int msgsnd(

int id,//消息队列ID

const void *msg,//要发送消息

size_t len,//消息的长度

int flags//发送消息的方式，建议为0

);

     返回：
       -1:失败
        0:成功
     第二个参数的消息有固定的格式
        4字节：表示消息的类型
        若干字节：消息内容。
     第三个参数：
        消息的大小，不包含类型的4个字节

#include <unistd.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/msg.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

struct msgbuf

{

long type;

char data[32];

};

main()

{

key_t key;

int msgid;

int i;

struct msgbuf msg;

//1创建消息队列

key=ftok(".",200);

if(key==-1) printf("ftok err:%m\n"),exit(-1);

msgid=msgget(key,0/*IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666*/);

if(msgid==-1)printf("get err:%m\n"),exit(-1);

//2构造消息

//3发送消息

for(i=1;i<=10;i++)

{

bzero(msg.data,sizeof(msg.data));

msg.type=1;

sprintf(msg.data,"MessageI:%d",i);

msgsnd(msgid,&msg,sizeof(msg.data),0);

}

for(i=1;i<=10;i++)

{

bzero(msg.data,sizeof(msg.data));

msg.type=2;

sprintf(msg.data,"MessageII:%d",i);

msgsnd(msgid,&msg,sizeof(msg.data),0);

}

//4删除队列

//msgctl(msgid,IPC_RMID,0);

}

#include <unistd.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/msg.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

struct msgbuf

{

long type;

char data[32];

};

main()

{

key_t key;

int msgid;

int i;

struct msgbuf msg;

//1得到消息队列

key=ftok(".",200);

if(key==-1) printf("ftok err:%m\n"),exit(-1);

msgid=msgget(key,0);

if(msgid==-1)printf("get err:%m\n"),exit(-1);

//2构造消息

//3接收消息

while(1)

{

bzero(&msg,sizeof(msg));

msg.type=2;

msgrcv(msgid,&msg,sizeof(msg.data),2,0);

printf("%s\n",msg.data);

}

三.基于socket文件的IPC
socket文件的通信方式，比较重要，原因：网络采用这种通信模型。
两种模型：
    对等模型
    C/S模型
1.对等模型：
    1.建立socket:socket

int socket(

int domain,//地址族的类型AF_UNIXAF_INET

int type,//支持的数据格式：流SOCK_STREAM/报文SOCK_DGRAM

int protocol);//支持的协议,建议为0

      返回值：
        成功返回文件描述符号。
        失败返回-1;
    2.绑定在地址上(文件目录地址)URL(Universe Resource Location)
      协议://路径/文件名
      file:///usr/bin/ls
      http://192.168.0.72/index.php
      struct sockaddr;
      struct sockaddr_un;un=unix
      struct sockaddr_in;in=internet

int bind(int fd,//socket描述符号

struct sockaddr*addr,//绑定地址

socklen_t size);//地址长度

    3.接收数据
      read/recv/recvfrom
    4.关闭socket

#include <sys/socket.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <linux/un.h>

main()

{

int fd;

int r;

char buf[200];

//1.建立socket

fd=socket(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);

if(fd==-1) printf("socket err:%m\n"),exit(-1);

printf("socket成功!\n");

//2.构造本地文件地址

struct sockaddr_un addr={0};

addr.sun_family=AF_UNIX;

memcpy(addr.sun_path,"my.sock",

strlen("my.sock"));

//3.把socket绑定在地址上

r=bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));

if(r==-1) printf("bind err:%m\n"),exit(-1);

printf("地址绑定成功!\n");

//4.接收数据

while(1)

{

bzero(buf,sizeof(buf));

r=read(fd,buf,sizeof(buf));

buf[r]=0;

printf("%s\n",buf);

}

//5.关闭

close(fd);

//6.删除socket文件

unlink("my.sock");

}

    1.建立socket:socket
    2.连接到目标:connect(可选)
    3.发送数据:write/send/sendto
    4.关闭close

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/socket.h>

#include <linux/un.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

main()

{

int fd;

int r;

char buf[100];

struct sockaddr_un addr={0};

//1.建立socket

fd=socket(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);

//2.连接到指定的地址

addr.sun_family=AF_UNIX;

memcpy(addr.sun_path,"my.sock",

strlen("my.sock"));

r=connect(fd,(struct sockaddr*)&addr,

sizeof(addr));

//3.发送数据

while(1)

{

write(fd,"Hello!MaomaoYu!",

strlen("Hello!MaomaoYu!"));

sleep(1);

}

//4.关闭

close(fd);

}

#include <sys/socket.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

//1.

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

main()

{

int fd;

int r;

char buf[200];

//1.建立socket

//2

fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

if(fd==-1) printf("socket err:%m\n"),exit(-1);

printf("socket成功!\n");

//2.构造本地文件地址

//3.

struct sockaddr_in addr={0};

addr.sin_family=AF_INET;

addr.sin_port=htons(9999);

addr.sin_addr.s_addr=

inet_addr("192.168.180.92");

//3.把socket绑定在地址上

r=bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));

if(r==-1) printf("bind err:%m\n"),exit(-1);

printf("地址绑定成功!\n");

//4.接收数据

while(1)

{

bzero(buf,sizeof(buf));

r=read(fd,buf,sizeof(buf));

buf[r]=0;

printf("%s\n",buf);

}

//5.关闭

close(fd);

//6.删除socket文件

unlink("my.sock");

}

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/socket.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

//1

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

main()

{

int fd;

int r;

//2

struct sockaddr_in addr={0};

//1.建立socket

//3

fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

//2.连接到指定的地址

//4

addr.sin_family=AF_INET;

addr.sin_port=htons(9999);

addr.sin_addr.s_addr

=inet_addr("192.168.180.92");

r=connect(fd,(struct sockaddr*)&addr,

sizeof(addr));

//3.发送数据

write(fd,"Hello!Maomaochong!",

strlen("Hello!Maomaochong!"));

//4.关闭

close(fd);dd

}

2.C/S模型
   Server        　　　　Client
   建立socket:socket   建立socket:socket
   绑定地址:bind     　　建立连接:connect
   监听：listen
   接收:accept
   read/write       　　read/write
   close         　　　　close

   int listen(int fd,int num);
     0：监听成功
     -1:失败

int accept(int fd,

struct sockaddr*addr,//返回连接着的地址

socklen_t* len)//接收返回地址的缓冲长度

   返回：
     -1：接收失败
     >=0:对应客户的文件描述符号

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/socket.h>

#include <linux/un.h>

main()

{