环境编程代码实例：进程间通信（IPC）

前言

环境编程代码实例：进程间通信（IPC）。

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代码仓库

• yezhening/Environment-and-network-programming-examples: 环境和网络编程实例 (github.com)
• Environment-and-network-programming-examples: 环境和网络编程实例 (gitee.com)

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内容

低级：3种

• 全局变量/glov：类似管道、命名管道、消息队列、共享内存：头文件/库文件全局变量，源文件全局变量
• 文件/file：类似管道、命名管道、消息队列、共享内存
• PV操作/pv：类似信号量

第三方：2种

• 数据库/db：类似管道、命名管道、消息队列、共享内存
• 缓存/cache：类似管道、命名管道、消息队列、共享内存

一般：7种

• 管道/无名管道/pipe
• 命名管道/有名管道/FIFO
• 信号/signal
• 信号量/semaphore：XSI信号量，POSIX信号量
• 消息队列/mq
• 共享内存/shm
• 套接字/socket

高级：1种

• 内存映射/mmap：类似共享内存

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全局变量

头文件全局变量

缺点：

• 只读，不可写
• 同步互斥问题：无法解决。需要引入其他进程间通信机制才能解决
• 扩展问题：无法解决。需要引入其他进程间通信机制才能解决

相关语句：

• extern
• #include
• …

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源文件全局变量

缺点：

• 只读，不可写
• 只能用于具有公共祖先的进程间
• 同步互斥问题：无法解决。需要引入其他进程间通信机制才能解决
• 扩展问题：无法解决。需要引入其他进程间通信机制才能解决

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文件

缺点：

• 性能问题：访问文件效率低
• 同步互斥问题：无法解决。需要引入其他进程间通信机制才能解决
• 扩展问题：无法解决。需要引入其他进程间通信机制才能解决

相关函数：

• open()
• …
• fopen()
• …

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PV操作

缺点：

• 同步互斥问题：无法解决。需要引入其他进程间通信机制才能解决
• 扩展问题：无法解决。需要引入其他进程间通信机制才能解决

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数据库

优点：

• 相对于文件，由相关机制优化同步互斥、性能和扩展问题。

相关数据库：

• MySQL
• SQL Server
• …

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缓存

优点：

• 相对于文件，由相关机制优化同步互斥、性能和扩展问题。

相关缓存：

• Memcached
• Redis
• …

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管道

缺点：

• 半双工
• 只能用于具有公共祖先的进程间

相关函数：

• pipe()：创建管道
• popen()：打开管道
• pclose()：关闭管道

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命名管道

相关函数：

• mkfifo()：创建命名管道
• mkfifoat()：创建命名管道

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信号

相关函数：

• signal()
• kill()
• …

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信号量

XSI信号量

缺点：

• 在系统范围内起作用，没有引用计数。不能隐式删除，需要显式删除
• 在文件系统中没有名字。不能使用文件相关函数操作，需要使用特定的系统调用或命令
• 不使用文件描述符。不能使用多路复用函数操作，一般一次只使用一个而不是多个（消息队列）

相关函数：

• semget()：获取信号量
• semctl()：控制信号量
• semop()：操作信号量

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POSIX信号量

相关函数：

• sem_open()：打开有名信号量
• sem_close()：关闭信号量
• sem_unlink()：销毁有名信号量
• sem_trywait()：尝试等待信号量
• sem_wait()：等待信号量
• sem_timewait()：定时等待信号量
• sem_post()：提交信号量
• sem_init()：初始化无名信号量
• sem_destroy()：销毁无名信号量
• sem_getvalue()：获取信号量值

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消息队列/mq

缺点：

• 在系统范围内起作用，没有引用计数。不能隐式删除，需要显式删除
• 在文件系统中没有名字。不能使用文件相关函数操作，需要使用特定的系统调用或命令
• 不使用文件描述符。不能使用多路复用函数操作，一般一次只使用一个而不是多个（消息队列）

相关函数：

• ftok()：创建键
• msgget()：获取消息队列
• msgctl()：控制消息队列
• msgsnd()：发送消息到消息队列
• msgrcv()：接收消息从消息队列

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共享内存/shm

缺点：

• 在系统范围内起作用，没有引用计数。不能隐式删除，需要显式删除
• 在文件系统中没有名字。不能使用文件相关函数操作，需要使用特定的系统调用或命令
• 不使用文件描述符。不能使用多路复用函数操作，一般一次只使用一个而不是多个（消息队列）

相关函数：

• shmget()：获取共享内存
• shmctl()：控制共享内存
• shmat()：连接共享内存
• shmdt()：分离共享内存

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套接字/sock

优点：

• 可用于不同主机进程间的通信

相关函数：

• socket()
• bind()
• …

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内存映射

相关函数：

• mmap()
• munmap()

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代码

说明

• 由于代码篇幅较多，在博客中直接粘贴并呈现会显得冗长，因此未在博客中放置代码。请前往"代码仓库"查看或获取相关代码
• 对大部分总结的进程间通信机制提供简单实现
• 有详细步骤解析
• 只简单演示基础的操作，未考虑深层次的问题
• 对相关函数获取返回值进行错误处理，不相关函数不进行错误处理

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目录结构

• 头文件全局变量：glov_h
• 源文件全局变量：glov_s
• 文件，PV操作：file_pv
• 管道：pipe
• 命名管道：fifo
• 信号：sig
• XSI信号量：sem_XSI
• POSIX信号量：sem_POSIX
• 消息队列：mq
• 共享内存：shm
• 套接字：socket（使用代码仓库中，“传输控制协议（TCP）简单版：TCP_simple”）
• 内存映射：mmap

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持续更新

• 当前内容总结于博主和《UNIX环境高级编程（第3版）》的一部分
• 在《UNIX网络编程（第3版）卷2：进程间通信》中，还有其他的进程间通信机制，在后面有时间阅读后，持续更新代码仓库和博客

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总结

环境编程代码实例：进程间通信（IPC）。

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参考资料

• 《UNIX环境高级编程（第3版）》作者：W.Richard Stevens，Stephen A.Rago
• 《UNIX网络编程（第3版）》作者：W.Richard Stevens，Bill Fenner，Andrew M.Rudoff

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作者的话

• 感谢参考资料的作者/博主
• 作者：夜悊
• 版权所有，转载请注明出处，谢谢~
• 如果文章对你有帮助，请点个赞或加个粉丝吧，你的支持就是作者的动力~
• 文章在描述时有疑惑的地方，请留言，定会一一耐心讨论、解答
• 文章在认识上有错误的地方, 敬请批评指正
• 望读者们都能有所收获

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