Linux进程间通信

1. 进程间通信概述

进程间通信（IPC，InterProcess Communication）是指在不同进程之间传播或交换信息。
IPC的方式通常有管道（包括无名管道和命名管道）、消息队列、信号量、共享存储、Socket、Streams等。其中 Socket和Streams支持不同主机上的两个进程IPC。

2. 管道通信原理

2.1 管道

管道通常指无名管道，是UNIX系统IPC最古老的形式。

2.1.1 特点：

1.它是半双工（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
2.它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
3.它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
4.管道中的数据读走就没了。

2.1.2 原型

#include 

int pipe(int fd[2]); //返回值：若成功返回0，失败-1

当一个管道建立时，它会创建两个描述符：fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开。
要关闭管道只需将这两个描述符关闭即可。

3. 无名管道编程实战

无名管道：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
	int fd[2];
	int pid;
	char buf[128];
	
	// int pipe(int pipefd[2])
	if(pipe(fd == -1)){
		printf("creat pipe failed\n");
	}
	
	pid = fork();//创建父子进程
	
	if(pid <0){
		printf("creat child failed\n");
	}else if(pid >0){//父进程
		sleep(3);
		printf("this is father\n");	
		close(fd[0]);//关闭读端
		write(fd[1],"hello from father",strlen("hello from father"));//写入
		wait(NULL);//等待子进程结束
	}else{
		printf("this is child\n");
		close(fd[1]);//关闭写端
		read(fd[0],buf,128);//读数据
		printf("read from father:%s\n",buf);
		exit(0);
	}
	return 0;
}

4. 创建命名管道FIFO

4.1 概述

FIFO,也称命名管道，它是一种文件类型

4.2 特点

1.FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
2. FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。

4.3 原型

#include 
返回值：成功返回0，出错返回-1
 
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
char *pathname：管道名字
mode:管道权限，0600可读可写 

其中的 mode 参数与open函数中的 mode 相同。一旦创建了一个 FIFO，就可以用一般的文件I/O函数操作它。

4.4 编程实战

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
	//用mififo创建文件file（管道），如果创建文件失败-1并且文件存在则执行以下程序
	if(mkfifo("./file",0600) == -1 && errno == EEXIST){
	printf("mkfifo failed\n");
	perror("why");
}else{
	if(error == EEXIST){
		printf("file exists\n");
	}else{
		printf("mififo success!\n");
	}
	return 0;
}

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
	if(mkfifo("./file",0600) == -1 && errno != EEXIST){//创建文件（管道）失败并且失败的原因不是已存在
	printf("mkfifo failed\n");
	perror("why");
	}
	return 0;
}

5.命名管道的数据通信编程实现

当 open 一个FIFO(命名管道)时，是否设置非阻塞标志（O_NONBLOCK）的区别：

• 若没有指定O_NONBLOCK（默认），只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 FIFO。类似的，只写 open 要阻塞到某个其他进程为读而打开它。
• 若指定了O_NONBLOCK，则只读 open 立即返回。而只写 open 将出错返回 -1 如果没有进程已经为读而打开该 FIFO，其errno置ENXIO。

//read.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
// int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);
int main()
{
	//创建file文件（管道），若失败返回值-1或者文件存在
	if((mkfifo("./file",0600)==-1) && errno == EEXIST){//文件名，模式
		printf("mkfifo failed");
		perror("why");//返回错误原因
	}
	int fd = open("./file",O_RDONLY);	
	printf("open successful\n");

	return 0;
}

Linux命令行:
gcc read.c -o read
运行./read
输出结果没有，为什么，
因为只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 FIFO。
被阻塞了

//write.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
// int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);
int main()
{
	int fd = open("./file",O_WRONLY);//打开file（管道）
	printf("write open successful\n");
	
	return 0;
}

接上面 如何让上面不阻塞
gcc write.c -o write
先在read.c的命令行窗口运行./read
后在write.c的命令行在运行./write
read.c的命令行窗口输出结果:open successful
write.c的命令行输出结果:write open successful

//read.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
// int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);
int main()
{
	char buf[20] = {0};
	if((mkfifo("./file",0600)==-1) && errno == EEXIST){//文件名，模式
		printf("mkfifo failed");
		perror("why");
	}
	int fd = open("./file",O_RDONLY);	
	printf("open successful\n");

	int n_read = read(fd,buf,20);

	printf("read %d byte from fifo.context:%s\n",n_read,buf);
	close(fd);

	return 0;
}

//write.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
// int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);
int main()
{
	char *str = "message from fifo";

	int fd = open("./file",O_WRONLY);
	printf("write open successful\n");

	write(fd,str,strlen(str));
	close(fd);
	
	return 0;
}

Linux命令行：
先在read.c的命令行窗口运行./read
先在write.c的命令行窗口运行./write
write open successful
open successful
read 17 byte from fifo.context:message from fifo

6. 消息队列的通信原理

6.1 概念

消息对列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息对列由一个标识符（即对列ID）来标识。

6.2 特点

1.消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。
2.消息对列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。
3.消息对列可以实现消息的随即查询，消息不一定要以先进先出的次序读取，也可以按消息的类型读取。

6.3 原型

#include 

 int msgget(key_t key, int flag);
 // 创建或打开消息队列：成功返回队列ID，失败返回-1
 //key_t key:索引值，通过该索引值在内核中找到该对列
 //flag：创建或打开消息队列的方式
int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t size, int flag);
// 添加消息：成功返回0，失败返回-1
 int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t size, long type,int flag);
// 读取消息：成功返回消息数据的长度，失败返回-1
 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
// 控制消息队列：成功返回0，失败返回-1

在以下两种情况下，msgget将创建一个新的消息队列：

• 如果没有与键值key相对应的消息队列，并且flag中包含了IC_CREAT标志位。
• key参数为IPC_PRIVATE。

函数msgrcv在读取消息队列时，type参数有下面几种情况：

• type == 0，返回队列中的第一个消息；
• type > 0，返回队列中消息类型为 type 的第一个消息；
• type < 0，返回队列中消息类型值小于或等于 type 绝对值的消息，如果有多个，则取类型值最小的消息。

可以看出，type值非 0 时用于以非先进先出次序读消息。也可以把 type 看做优先级的权值。

6.4 消息队列编程收发数据

//发送消息
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

//int msgget(key_t key, int msgflg);
//int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
//ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);

struct msgbuf 
{
    long mtype;       /* message type, must be > 0 */
    char mtext[128];    /* message data */
};

int main()
{
	struct msgbuf sendBuf = {888,"this is message from que"};
	struct msgbuf readBud ;

	//1.获取对列ID
	//0x1234为消息对列的标识符
	int msgId = msgget(0x1234,IPC_CREAT|0777);//0777:可读可写可执行权限
	//msgget失败返回值-1
	if(msgId == -1){
		printf("get que failed!");
	}
	//2.对列发送
	//int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
	//发送给接收端
	msgsnd(msgId,&sendBuf,strlen(sendBuf.mtext),0);
	//3.对列接受
	//ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);
	//接受 接受端发来的数据
	msgrcv(msgId,&readBuf,sizeod(readBuf.mtext),988,0);
	
	printf("return from get:%s\n",readBuf.mtext);
	return 0;
}

//接受对列数据

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

//int msgget(key_t key, int msgflg);
//int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
//ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);

struct msgbuf 
{
    long mtype;       /* message type, must be > 0 */
    char mtext[128];    /* message data */
};

int mian()
{
	struct msgbuf readBuf;

	int msgId = msgget(0x1234,IPC_CREAT|07777);

	if(msgId == -1){
		printf("get que failed");
	}
	//接受发送端发送的数据
	msgrcv(msgId, &readBuf,,sizeof(readBuf.mtext),888,0);
	
	printf("read from que:%s\n",readBuf.,mtext);
	
	struct msgbuf sendBuf = {988,"thank you for reach"};
	//发送给发送端
	msgsend(msgId,&sendBuf,strlen(sendBuf.mtext),0);
		
	return 0;
}

运行结果：
发送消息端：read from que:this is message from que
接受消息端：return from get:thank you for reeach

6.5 键值生成及消息对列移除

ftok：系统建立IPC通讯(消息队列、信号量和共享内存)时必须指定一个ID值。
通常情况下，该id值通过ftok函数得到。 

key_t ftok( const char * fname, int id )
fname就是你指定的文件名（已经存在的文件名），一般使用当前目录，如：

key_t key;

key = ftok(".", 1); 这样就是将fname设为当前目录。

id是子序号。虽然是int类型，但是只使用8bits(1-255）。

在一般的UNIX实现中，是将文件的索引节点号取出，前面加上子序号得到key_t的返回值。

如指定文件的索引节点号为65538，换算成16进制为0x010002，而你指定的ID值为38，换算成16进制为0x26，则最后的key_t返回值为0x26010002。

//发送消息
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

//int msgget(key_t key, int msgflg);
//int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
//ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);

struct msgbuf 
{
    long mtype;       /* message type, must be > 0 */
    char mtext[128];    /* message data */
};

int main()
{
	struct msgbuf sendBuf = {888,"this is message from que"};
	struct msgbuf readBud ;

	key_t key;
	key = ftok(".",'z');//最后一个参数随意
	printf("key=%x\n",key);
	//1.获取对列ID
	int msgId = msgget(key,IPC_CREAT|0777);//0777:可读可写可执行权限
	//msgget失败返回值-1
	if(msgId == -1){
		printf("get que failed!");
	}
	//2.对列发送
	//int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
	//发送给接收端
	msgsnd(msgId,&sendBuf,strlen(sendBuf.mtext),0);
	//3.对列接受
	//ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);
	//接受 接受端发来的数据
	msgrcv(msgId,&readBuf,sizeod(readBuf.mtext),988,0);
	
	printf("return from get:%s\n",readBuf.mtext);
	
	//清除对列
	msgctl(msgId,IPC_RMID,NULL);
	
	return 0;
}

//接受对列数据

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

//int msgget(key_t key, int msgflg);
//int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
//ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);

struct msgbuf 
{
    long mtype;       /* message type, must be > 0 */
    char mtext[128];    /* message data */
};

int mian()
{
	struct msgbuf readBuf;

	key_t key;
	key = ftok(".",'z');//最后一个参数随意
	printf("key=%x\n",key);
	//1.获取对列ID
	int msgId = msgget(key,IPC_CREAT|0777);//0777:可读可写可执行权限

	if(msgId == -1){
		printf("get que failed");
	}
	//接受发送端发送的数据
	msgrcv(msgId, &readBuf,,sizeof(readBuf.mtext),888,0);
	
	printf("read from que:%s\n",readBuf.,mtext);
	
	struct msgbuf sendBuf = {988,"thank you for reach"};
	//发送给发送端
	msgsend(msgId,&sendBuf,strlen(sendBuf.mtext),0);
	
	//清除对列
	msgctl(msgId,IPC_RMID,NULL);
	
	return 0;
}

运行结果：
发送消息端：key=7a011718 read from que:this is message from que
接受消息端：key=7a011718 return from get:thank you for reach
两者的key相同说明再同一对列中！

7. 共享内存

7.1 共享内存概述

共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。

7.2 特点

1. 共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。

2. 因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。

3. 信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。

7.3 共享内存相关API

#include 

// 创建或获取一个共享内存：成功返回共享内存ID，失败返回-1
int shmget(key_t key, size_t size, int flag);
key_t key:生成键值
size_t size:开辟的大小必须以M为基本单位
int flag:共享内存权限

// 连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-1
void *shmat(int shm_id, const void *addr, int flag);
int shm_id:共享内存的ID
const void *addr:一般写0，让系统自动分配共享内存的地址
int flag:一般写0，内存可读可写

// 断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-1
int shmdt(void *addr); 
共享内存连接成功后返回的指针

// 控制共享内存的相关信息：成功返回0，失败返回-1
int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);
int shm_id:共享内存ID
int cmd:IPC_RMID,一般写这个
struct shmid_ds *buf:不关心这个写0

7.3 编程实战

7.3.1 编程实战步骤

1. 创建或打开共享内存(shmget)
2. 映射：将共享内存映射到要通信的A进程和B进程(shmat)
3. 数据交换
4. 释放共享内存(shmdt)
5. 删除共享内存(shmctl)

7.3.2 编程

//shmw.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

//int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
//void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
//int shmdt(const void *shmaddr);
//int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

int main()
{
	int shmid;
	char *shmaddr;
	
	key_t key;
	key = ftkok(".",1);//获取id
	//开辟的大小必须以M为基本单位
	shmid = shmget(key,1024*4,IPC_CREAT|0666);//创建一个共享内存，成功返回共享ID,失败返回-1
	if(shmid == -1){
		printf("shmget failed!\n");
		exit(-1);
	}
	//映射
	shmaddr = shmat(shmid,0,0);//连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-1
	printf("shmat ok!\n");
	
	strcpy(shmaddr,"xiaoqiang jiayou");//拷贝

	sleep(5);

	shmdt(shmaddr);//断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-1

	shmctl(shmid,IPC_RMID,0);//删除共享内存

	printf("quit!\n");
	
	return 0;
}

//shmr.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

//int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
//void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
//int shmdt(const void *shmaddr);
//int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

int main()
{
	int shmid;
	char *shmaddr;
	
	key_t key;
	key = ftkok(".",1);//获取id
	开辟的大小必须以M为基本单位
	shmid = shmget(key,1024*4,IPC_CREAT|0666);//创建一个共享内存，成功返回共享ID,失败返回-1
	if(shmid == -1){
		printf("shmget failed!\n");
		exit(-1);
	}
	
	shmaddr = shmat(shmid,0,0);//连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-1
	printf("shmat ok!\n");
	
	printf("data:%s\n",shmaddr);

	shmdt(shmaddr);//断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-1

	printf("quit!\n");
	
	return 0;
}

程序运行结果：
gcc shmw.c -o w
gcc shmr.c - o r
./w
./r
写端：shmat ok! quit!
读端：shmat ok! data:xiaoqiang jiayou quit!

8.信号

对于 Linux来说，实际信号是软中断，许多重要的程序都需要处理信号。信号，为 Linux 提供了一种处理异步事件的方法。比如，终端用户输入了 ctrl+c 来中断程序，会通过信号机制停止一个程序

8.1 信号概述

1.信号的名字和编号：
每个信号都有一个名字和编号，这些名字都以“SIG”开头，例如“SIGIO ”、“SIGCHLD”等等。
信号定义在signal.h头文件中，信号名都定义为正整数。
具体的信号名称可以使用kill -l来查看信号的名字以及序号，信号是从1开始编号的，不存在0号信号。kill对于信号0又特殊的应用。

2.信号的处理：
信号的处理有三种方法，分别是：忽略、捕捉和默认动作

• 忽略信号，大多数信号可以使用这个方式来处理，但是有两种信号不能被忽略（分别是SIGKILL和SIGSTOP）。因为他们向内核和超级用户提供了进程终止和停止的可靠方法，如果忽略了，那么这个进程就变成了没人能管理的的进程，显然是内核设计者不希望看到的场景
• 捕捉信号，需要告诉内核，用户希望如何处理某一种信号，说白了就是写一个信号处理函数，然后将这个函数告诉内核。当该信号产生时，由内核来调用用户自定义的函数，以此来实现某种信号的处理。
• 系统默认动作，对于每个信号来说，系统都对应由默认的处理动作，当发生了该信号，系统会自动执行。不过，对系统来说，大部分的处理方式都比较粗暴，就是直接杀死该进程。

其实对于常用的 kill 命令就是一个发送信号的工具，kill 9 PID来杀死进程。比如，我在后台运行了一个 top 工具，通过 ps 命令可以查看他的 PID，通过 kill 9 来发送了一个终止进程的信号来结束了 top 进程。如果查看信号编号和名称，可以发现9对应的是 9) SIGKILL，正是杀死该进程的信号。而以下的执行过程实际也就是执行了9号信号的默认动作——杀死进程。

8.2 信号处理函数的注册

信号处理函数的注册不只一种方法，分为入门版和高级版

入门版：函数signal
高级版：函数sigaction

8.3信号处理发送函数

信号发送函数也不止一个，同样分为入门版和高级版
1.入门版：kill
2.高级版：sigqueue

8.4 实战编程

8.4.1捕捉信号

#include 
#include 

//typedef void (*sighandler_t)(int);
//sighan,dler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

void handler(int signum)
{
	printf("get signum=%d\n",signum);
	printf("never quit!\n");
}

int main()
{
	signal(SIGINT,handler);
	while(1);
	return 0;
}

运行结果：

#include 
#include 

//typedef void (*sighandler_t)(int);
//sighan,dler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

void handler(int signum)
{
	printf("get signum=%d\n",signum);
	switch(signum){
		case 2:
			printf("SIGINT\n");
			break;
		case 9:
			printf("SIGKILL\n");
			break;
		case 10:
			printf("SIGUSR1\n");
			break;
	}
	printf("never quit!\n");
			
}

int main()
{
	signal(SIGINT,handler);
//	signal(SIGINT,SIG_IGN);//SIG_IGN为忽略宏  按ctrl c不会退出程序
	signal(SIGKILL,handler);
	signal(SIGUSR1,handler);
//  signal(SIGUSR1,SIG_IGN);//SIG_IGN为忽略宏
	
	while(1);
	return 0;
}

运行结果：

8.4.2 发送信号

#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc,char **argv)
{
	int signum;
	int pid;
	char cmd[128] = {0};
//atoi --ascii
	signum = atoi(argv[1]);
	pid = atoi(argv[2]);

	printf("signum=%d,pid=%d\n",signum,pid);
//以下两个方法都可以
	//kill(pid,signum);
	sprintf(cmd,"kill -%d %d",signum,pid);
	system(cmd);

	printf("send signal pk\n");
	return 0;
}

运行结果：

8.5 信号如何携带信息

8.5.1思路

发信号：
			1.用什么发
			2.怎么放入消息
收信号：
			1.用什么绑定函数（收到信号如何让处理）sigaction()
			2.如何读出消息

8.5.2 sigaction函数

#include 
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
（1）第一个参数表示接受的信号。
（2）第二个参数表示收到这个信号想干嘛
（3）第三个参数表示备份，通常NULL

struct sigaction {
   void       (*sa_handler)(int); //信号处理程序，不接受额外数据，SIG_IGN 为忽略，SIG_DFL 为默认动作
   void       (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); //信号处理程序，能够接受额外数据和sigqueue配合使用，int参数为信号注册编号，siginfo_t *信号携带消息结构体指针，void *为空代表无数据，非空代表有数据
   sigset_t   sa_mask;//阻塞关键字的信号集，可以再调用捕捉函数之前，把信号添加到信号阻塞字，信号捕捉函数返回之前恢复为原先的值。
   int        sa_flags;//影响信号的行为SA_SIGINFO表示能够接受数据
 };
//回调函数句柄sa_handler、sa_sigaction只能任选其一

struct siginfo结构体说明：

siginfo_t {
               int      si_signo;    /* Signal number */
               int      si_errno;    /* An errno value */
               int      si_code;     /* Signal code */
               int      si_trapno;   /* Trap number that caused
                                        hardware-generated signal
                                        (unused on most architectures) */
               pid_t    si_pid;      /* Sending process ID */
               uid_t    si_uid;      /* Real user ID of sending process */
               int      si_status;   /* Exit value or signal */
               clock_t  si_utime;    /* User time consumed */
               clock_t  si_stime;    /* System time consumed */
               sigval_t si_value;    /* Signal value */
               int      si_int;      /* POSIX.1b signal */
               void    *si_ptr;      /* POSIX.1b signal */
               int      si_overrun;  /* Timer overrun count; POSIX.1b timers */
               int      si_timerid;  /* Timer ID; POSIX.1b timers */
               void    *si_addr;     /* Memory location which caused fault */
               int      si_band;     /* Band event */
               int      si_fd;       /* File descriptor */
}

8.5.3 sigqueue函数

#include 
int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
union sigval {
   int   sival_int;
   void *sival_ptr;
 };
 
第一个参数 发给谁
第二个参数 发的是啥
第三个参数 要发的消息

8.6 编程实战

//接受
#include 
#include 
#include 
#include 

//int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);

void handler(int signum,siginfo_t *info,void *context)
{
	printf("get signum=%d\n",signum);
	
	if(context != NULL){
		printf("get data=%d\n",info->si_int);//数据
		printf("get data=%d\n",info->si_value.sival_int);
		printf("from:%d\n",info->si_pid);//谁发的
	}	
}

int main()
{
	struct sigaction act;
	printf("pid=%d\n",getpid());

	act.sa_sigaction = handler;
	act.sa_flag = SA_SIGINFO;//能够接收到信息

	sigaction(SIGUSR1,&act, NULL);
	while(1);	
	return 0;
}
//发送
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

//int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);

int main(int argc,int **argv)
{
        int signum;
        int pid;

        signum = atoi(argv[1]);
        pid = atoi(argv[2]);

        union sigval value;
        value.sival_int = 100;

        sigqueue(pid,signum,value);
        printf("%d\n",getpid());

        return 0;
}

运行结果

9.信号量

9.1 概述

信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。

9.1.1 特点

• 信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。
• 信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。
• 每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。
• 支持信号量组。

9.1.2 原型

最简单的信号量是只能取 0 和 1 的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二值信号量（Binary Semaphore）。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。

Linux 下的信号量函数都是在通用的信号量数组上进行操作，而不是在一个单一的二值信号量上进行操作。

#include 

// 创建或获取一个信号量组：若成功返回信号量集ID，失败返回-1
int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);

// 对信号量组进行操作，改变信号量的值：成功返回0，失败返回-1
int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t numops);  

// 控制信号量的相关信息
 int semctl(int semid, int sem_num, int cmd, ...);

9.2 实战编程

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
//联合体，用于semctl初始化
union semun {
               int              val;    /* Value for SETVAL */
               struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
               unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
               struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO
                                           (Linux-specific) */
};
/*放锁函数*/
/*释放资源并将信号量值+1*/
/*如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们*/
void vreturnKey(int id)
{
      struct sembuf set;
 
      set.sem_num = 0;/*序号*/
      set.sem_op  = 1;/*v操作*/ 临界资源:锁+1
      set.sem_flg = SEM_UNDO;
 
      semop(id,&set,1);//1代表只操作了一个
 
      printf("put back the key\n");
 
}
/*拿锁函数*/
/*若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1*/
/*若信号量值为0，进程挂起等待*/
void pGetKey(int id)
{
      struct sembuf set;
 
      set.sem_num = 0;/*序号*/
      set.sem_op  = -1;/*v操作*/ 临界资源:锁-1
      set.sem_flg = SEM_UNDO;
 
      semop(id,&set,1);//1代表只操作了一个
 
      printf("get the key\n");
} 
 
int main ()
{
    int key;
    int semId;
    int pid;
    key = ftok(".",1);
 
    /*创建或者创建一个信号量组，参数1代表信号量集合中有一个信号量*/
    semId = semget(key,1,IPC_CREAT|0666);
 
    union semun initsem;
    initsem.val = 0;//锁被子进程拿走(初始值：初值设为0资源被占用)
 
    /*初始化信号量，参数0代表操作第0个信号量，SETVAL设置信号量的值，设置为initsem*/
    semctl(semId,0,SETVAL,initsem);
 
    /*创建子进程*/
     pid = fork();
    if(pid >0)
    {
        pGetKey(semId);/*拿锁*/
 
        printf("this is father\n");
 
        vreturnKey(semId);/*锁放回去*/
        semctl(semId,0,IPC_RMID);//销毁锁
    }
    else if(pid == 0)
    {
        printf("this is child\n");
        vreturnKey(semId);//放回锁
    }
    else
    {
        printf("no child process is created!\n");
    }
    return 0;
}

运行结果：