进程间通信方法
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进程间通信的方法
- 管道
- 共享内存
- 消息队列
- 信号量
- 套接字
匿名管道
常用API
int pipe(int pipefd[2])
功能：创建一个匿名管道用于进程间通信
参数：int pipefd[2]这是一个传出参数
pipefd[0]：对应的是管道的写端
pipefd[1]：对应的是管道的读端
返回值：成功0，失败-1
管道是默认阻塞的：如果管道中没有数据，read阻塞，如果管道满了，write阻塞
匿名管道只能用于具有关系的进程之间的通信
代码
int main(){
int pipfd[2];
int ret=pipe(pipefd);
if(ret==-1){
perror("pipe");
exit(0);
}
//创建子进程
pid_t pid=fork();
if(pid>0){
printf("i am parent process,pid :%d\n",getpid());
close(pipefd[1]);
char buf[1024]={0};
while(1){
int len=read(pipfd[0],buf,sizeof(buf));
printf(parent recv:%s,pid :%d\n",buf,getpid());
}
}else if(pid==0)
{
printf("i am child process,pid :%d\n",getpid());
close(pipefd[0]);
char buf[1024]={0};
while(1){
char*str="hello,i am child";
write(pipfd[1],str,sizeof(str));
}
}
}
有名管道
int makefifo(char * pathname,mode_t mode)
参数：
- pathname:管道名称的路径
- mode:文件的权限和open的mode是一样的，是一个八进制的书
返回值：
- 成功是返回0，失败时返回-1，并设置错误号
代码
write.c
int main(){
int ret=access("test",F_OK);
if(ret==-1){
printf("管道不存在，创建管道\n");
ret=mkfifo("test",0664);
if(ret==-1){
perror("mkfifo");
exit(0);
}
}
int fd=open("text",O_RDONLY);
if(fd==-1){
perror("open");
exit(0);
}
for(int i=0;i<100;++i){
char buf[1024]={0};
sprintf(buf,"hello,%d\n",i);
printf("write data %s\n",buf);
write(fd,buf,sizeof(buf));
}
close(fd);
return 0;
}
read.c
int main(){
int fd=open("text",O_RDONLY);
if(fd==-1){
perror("open");
exit(0);
}
while(1){
char buf[1024]={0};
int len=read(fd,buf,sizeof(buf));
if(len==0){
printf("写端断开连接了...\n");
}
printf("recv buf :%s\n",buf);
}
close(fd);
return 0;
}
共享内存
共享内存是有效的IPC机制，因为它不涉及进程之间的任何数据传输。这种高效率带来的问题是，我们必须使用其他辅助收单来同步进程对共享内存的访问。否则会产生静态条件。因此共享内存通常和其他进程间通信一起使用
int semget(key_t key,size_t size,int shmflg)
功能
- 创建一段新的共享内存，或者获取一段已经存在的共享内存
参数
- key_t key：用于标志一段全局唯一的共享内存
- size_t size：指定共享内存的大小，单位是字节，如果是创建新的共享内存，则size值必须被指定。如果是获取已经存在的共享内存，则可以把size设置为0
- -int shmflg：与open相同
返回值
- 成功时返回一个正整数，它是共享内存的标识符，错误是返回-1，并设置errno
void* shmat(int shm_id,const void*shm_addr,int shmflg)
功能
- 共享内存被创建/获取之后，我们不能立即访问它，而是需要先将它关联到进程的地址空间中。
参数
-
int shm_id：由shmget调用返回的共享内存标识符。
-
const void*shm_addr：指定将共享内存关联到进程的哪块地址空间
null:由操作系统选择，这是推荐的做法，以确保代码的可移植性 非空 且 SHM_RND标志未被设置 : 非空 且 SHM_RND标志被设置 : -
int shmflg：
SHM_RDONLY SHM_REMAP SHM_EXEC
int mmap(const void * shm_addr)
功能：
- 使用完共享内存之后，我们也需要将它从进程地址空间中分离
int shmctl(int shm_id,int command,struct shmid_ds* buf)
参数
-
int shm_id：由shm_get返回的内存标识符
-
int command
IPC_STAT IPC_SET
void* mmap(void * addr,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset)
功能：
- 将一个文件或设备的数据映射到内存中
参数
-
void* addr:NULL,有内核指定
-
size_t length：要映射的数据的长度，这个之不能为0，建议使用文件的长度，获取文件的长度：stat,lseek
-
int prot:对内存映射区的操作权限
PROT_EXEC:可执行的权限 PROT_READ:读权限 PROT_WRITE:写权限 PROT_NONE:没有权限 -
int flags
MAP_SHARED:映射区的数据会自动和磁盘文件进行同步，进程间通信，必须要设置这个选型 MAP_PRIVATE:不同步，内存映射区的数据改变了，对原来的文件不会修改，会重新创建一个新的文件 -
int fd：需要映射的那个文件的文件描述符
通过open得到，open指定的权限不能和prot参数有冲突 -
off_t offset：偏移量，一般不用，0表示不便宜
void* munmap(void * addr,size_t length)
- void * addr:要释放的内存首地址
- size_t length：要释放内存的大小，要和mmap函数中的length一样
消息队列
消息队列是在两个进程之间传递二进制数据的一种简单有效方式。每个数据块都有一个特定的类型，接收方可以根据数据类型来选择地接收数据，而不一定像管道那样必须进行先进先出地方式接收
int msgget(key_t key,int msgflg)
- key_t key:一个键值，用来标志一个全局唯一的消息队列
- int msgflg
- 成功时返回一个正整数，它时消息队列的标识符。msgget失败时返回-1，并设置errno
如果msgget用于创建消息队列，与之相关联的内核数据结构msqid_ds将被创建并初始化
int msgsnd(int msqid,const void*msg_ptr,size_t msg_sz,int msgflg)
功能
- 把一条消息添加到消息队列中
参数
-
int msqid：由msgget调用返回的消息队列标识符
-
const void*msg_ptr：指向一个准备发送的消息，消息必须被定义为如下类型
struct msgbuf{ long mtype; char mtext[512] } -
size_t msg_sz：消息队列数据部分的长度，这个长度可以为0，表示没有消息队列
-
int msgflg：控制msgsnd行为，通常仅支持IPC_NOWAIT标志，即以阻塞的方式发送消息。默认情况下，发送消息时如果消息队列满了，则msgsnd将阻塞。若IPC_NOWAIT标志被指定。则msgsnd将立即返回并设置errno为EAGAIN
int msgrcv(int msqid,void*msg_ptr,size_t msg_sz,long int msgtytpe,int msgflg)
功能
- 从消息队列中获取消息
参数
-
int msqid：由msgget调用返回的消息队列标识符
-
void*msg_ptr：用于存储接收消息
-
size_t msg_sz：消息队列数据部分的长度
-
long int msgtytpe
msgtype等于0。读取消息队列中的第一个消息 msgtype大于0。读取消息队列中第一个类型为msgtype的消息 msgtype小于0。读取消息队列中第一个类型值比msgtype的绝对值小的消息 -
int msgflg：控制msgrcv行为,它可以是如下标志的按位或
IPC_NOWAIT： IPC_EXCEPT： IPC_NOERROR：
int msgctl(int msqid,int command,struct msqid_ds*buf)
信号量
int msgctl(int msqid,int command,struct msqid_ds*buf)
功能：
-创建一个新的信号量集，或者获取一个 已经存在的信号量集
- int msqid:用来标记一个全局的信号量集，就像头文件全局唯一地标识一个文件一样。通过信号量通信的进程需要使用相同的键值来创建/获取该信号量
- int command：指定要创建/获取的信号集中信号量的数目。如果是创建信号量。则该值必须被指定；如果是获取已经存在的信号量。则可以把它设置为0
- struct msqid_ds*buf：低端9个比特是该信号量的权限，其格式和含义都与open的mode参数相同。此外，它还可以和IPC_CREAT标志做按位”或“运算以创建新的信号量集。此时即使信号量已经存在，senget也不会报错
返回值：
- 成功时返回一个正整数值，它是信号量的标识符；失败时返回-1，并设置errno
int semop(int sem_id,struct sembuf* semops,size_t num_sem_ops)
参数
- int sem_id:由semget调用返回的信号量标识符，用以指定被操作的目标信号量集
- struct sembuf* semops：指向一个sembuf结构体类型的数组。sembuf结构体的定义如下
struct sembf
{
unsigned short int sem_num;
short int sem_op;
short int sem_flg;
}
sem_num表示信号集中信号量的编号，0表示信号量集中的第一个信号量
sem_op成员指定操作类型，可以选值为正整数，0和负数
sem_flg可选值为IPC_NOWAIT,SEM_UNDO
SEM_NOWAIT的含义是，无论信号操作是否成功，semop调用都立即返回
SEM_UNDO的含义是，当前进程退出时取消正在进行的semop操作。
- size_t num_sem_ops：指定要执行的操作个数
int semctl(int sem_id,int sem_num,int command,...)
功能
- 对信号量进行直接控制
参数
-
int sem_id：由sem_get调用返回的信号量集标志符，用以指定被操作的信号量集
-
int sem_num：指定被操作的信号量在信号集中的标号
-
int command：要执行的命令
IPC_STAT IPC_SET