进程间通讯（待补充）

IPC 概念（后续补充）

IPC 持续性

管道

pipe管道

需要一个父进程先使用 pipe 函数获得两个文件描述符 fd[0] 和 fd[1]，fd[0] 用于读入，fd[1] 用于写入，然后 fork 一个子进程，然后通过fd 数组进行数据传输；

我们平时写的 shell 命令是典型的管道，如 who | sort | lp

半双工管道和全双工管道

pipe 是半双工的，即数据传输是单向的，只能使用 fd[0] 进行读入，使用 fd[1] 写入

理想上 使用单管道的全双工实现，如图

管道就是一个缓冲区，使用一个管道时，相当于使用了一个缓冲区实现，所有数据都写入到缓冲区的末尾，这可能导致一方在读取数据时，读取到自己之前写入的数据

下图为全双工管道的正确实现

使用一个管道只能实现半双工，实现全双工需要使用到两个半双工管道

缺点

使用 pipe 只能使用在有亲缘关系的进程中，使用也叫做匿名管道

FIFO

FIFO 和 pipe 管道类似，但是不同的是 FIFO 是有名字的，这意味着进程间不需要有亲缘关系，所以也叫有名管道

使用 mkfifo 函数来创建的

//mkfifo的函数声明
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);//成功返回0，出错返回-1
1.pathname
	一个 Unix 路径名，也是创建的 FIFO 的名字
2.mode
	为权限位（读写权限，创建者和组用户等，总共 6 个常量）

使用完 mkfifo 必须使用 open 函数才能获取到文件描述符，代码如下

//open的函数声明
int open(const char*pathname, int flags, mode_t mode);
1.pathname
	要打开或创建的目标文件
2.flags
	可以传入多个参数选项，设置多个参数时进行"位或"运算
	参数：O_RDONLY:   只读打开
  		 O_WRONLY:   只写打开
  		 O_RDWR:     读，写打开
3.mode
	（该参数设置值待考证，但以下说明应该可以确定）
     O_CREAT:		若文件不存在，则创建它

创建一个 FIFO ，获取他的读写文件描述符，再关闭 FIFO 的代码

#define FIFO1 "/tmp/fifo.1"
if(mkfifo(FIFO1, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH) < 0) {
    printf("can't create %s", FIFO1);
}
int readfd = open(FIFO1, O_RDONLY, 0);
int writefd = open(FIFO1, O_WRONLY, 0);
unlink(FIFO1)

pipe 在关闭所有进程后管道就会自动消失，而 FIFO 需要使用 unlink 函数才能在文件系统中删除

IPC 持续性

pipe 和 FIFO 的 IPC 持续性都是随进程的

缺点与解决办法

pipe 和 FIFO 使用的是字节流 I/O 模型，是不记录边界的，我们不会对数据进行检查；

举个例子：当我们读取到100个字节时，我们不知道是一个进程一次写了100字节 还是 多个进程分多次写入总数是100字节

当我们希望数据可以具有某种数据结构 或者 在写入多个信息时可以正确的读出数据时，不记录边界的方式会出现错误

大致解决方法有三种

1. 使用特殊的分隔符来分隔消息，需要数据中使用到该分隔符的地方进行转义
2. 使用显式长度，在每一个消息前记录消息的长度
3. 每次连接一个记录，（在网络应用中使用 TCP 连接，在 IPC 应用中使用 IPC 连接）

管道要求写入者进程在写入消息之前，是需要有读出者进程在等待读取消息；（此话有错误）

如果写入者在读入者等待之前写入数据是没意义的

消息队列

消息队列可以认为是一个消息链表，有写权限的线程可以向队列中写消息，有读权限的的线程可以向队列中取走消息（Unix网络编程卷2 中原话是有足够权限的线程，目前本人还不太理解足够的意思，我们姑且认为只有读写权限）

消息队列不要求读出者早于写入者存在

消息队列主要有 Posix 消息队列和 System V 队列，接下来内容我们只讨论 Posix 的消息队列

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队列的头节点放置两个队列的属性

1. mq_maxmsg：队列所允许的最大队列数
2. mq_msgsize：每个消息的最大大小

创建、关闭、删除队列

使用 mq_open 函数创建队列

#include <mqueue.h>
mqd_t mqd_open(const char *name, int oflag, ···);

oflag：和 open 函数的 flag 参数一致，可能按位或上O_CREAT、O_EXCL、O_NONBLOCK

返回值为消息队列描述符，作为其他7个消息队列的函数的第一个参数

使用 mq_close 函数关闭队列

#include <mqueue.h>
int mq_close(mqd_t mqdes);

和文件的 close 函数类似，调用后进程不再使用该描述符，但是消息队列不会删除，一个进程终止时是就相当于调用该函数，关闭所有打开的消息队列

使用 mq_unlink 函数输出

#include <mqueue.h>
int mq_unlink(const char *name);
每个消息队列会保存一个引用计数器，在计数值 >0 时就可以调用 mq_unlink 会删除该名字，但已经打开的进程还可以使用（待考证），等到所有进程都关闭该队列，即计数器为0，才会彻底删除
mq_close 也可以使计数器减一

获取消息队列的属性

mq_attr 结构：

struct mq_attr{
	long mq_flags;
	long mq_maxmsg;
	long mq_msgsize;
	long mq_curmsgs;
};

mq_getattr 函数 获取队列属性

mq_setattr 函数 设置队列属性

#include <mqueue.h>
int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);
int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *attr, struct mq_attr *oattr);
均成功返回0，出错则为-1

发送和接收消息

mq_send 函数发送消息

mq_receive 函数接收消息

#include <mqueue.h>
int mq_send(mqd_t mqdes, const char *ptr, size_t len, unsigned int prio);
ptr 为消息
prio 为消息的优先级
返回：成功返回0，出错返回-1
ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *ptr, size_t len, unsigned int *priop);
priop 如果是非空指针，就用于存放返回的优先级
len 注意不可以小于 mq_attr 结构中的 mq_msgsize 的大小，否则会失败，可以先用 mq_getattr 获取一下（血的教训）；
返回：ssize_t 在32位计算机中为 int 型，在64位计算机为 long 型，成功返回的消息中的字节数，失败返回-1

mq_notify函数（待补充）

信号量（待补充）