进程间通信（IPC）---------------信号（Signal）与信号量（Semaphore）

1.IPC的几种方式

首先，先来讲一下fork之后，发生了什么事情。由fork创建的新进程被称为子进程（child process）。该函数被调用一次，但 返回两次。两次返回的区别是子进程的返回值是0，而父进程的返回值则是新进程（子进程）的进程 id。将子进程id返回给父进 程的理由是：因为一个进程的子进程可以多于一个，没有一个函数使一个进程可以获得其所有子进程的进程id。对子进程来说， 之所以fork返回0给它，是因为它随时可以调用getpid()来获取自己的pid；也可以调用getppid()来获取父进程的id。(进程id 0总 是由交换进程使用，所以一个子进程的进程id不可能为0 )。

fork之后，操作系统会复制一个与父进程完全相同的子进程，虽说是父子关系，但是在操作系统看来，他们更像兄弟关系，这 2个进程共享代码空间，但是数据空间是互相独立的，子进程数据空间中的内容是父进程的完整拷贝，指令指针也完全相同，子 进程拥有父进程当前运行到的位置（两进程的程序计数器pc值相同，也就是说，子进程是从fork返回处开始执行的），但有一点 不同，如果fork成功，子进程中fork的返回值是0，父进程中fork的返回值是子进程的进程号，如果fork不成功，父进程会返回错 误。

可以这样想象，两个进程一直同时运行，而且步调一致，在fork之后，他们分别作不同的工作，也就是分岔了。这也是fork 为什么叫fork的原因。至于哪一个最先运行，这个与操作系统进程调度算法有关，而且这个问题在实际应用中并不重要，如果需 要父子进程协同，可以通过原语的办法解决。

那么如果多个进程之间需要协同处理某个任务时，这时就需要进程间的同步和数据交流。常用的进程间通信（IPC，InterProcess Communication）的方法有：

1. 信号 ( Sinal ) ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生；
2. 管道（Pipe）：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系（通常是指父子进程关系） 的进程间使用；
3. 命名管道FIFO：命名管道（Named Pipe）也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信;
4. 命名socket或UNIX域socket（Named Socket或Unix Domain Socket）：socket也是一种进程间通信机制，与其他通 信机制不同的是，它可用于不同进程间的进程通信；
5. 信号量（Semaphore）：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止 某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段；
6. 共享存储（Shared Memory）：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但 多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其 他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信；
7. 消息队列（Message Queue）：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信 号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点；

单工通信：在同一时间只有一方能接受或发送信息，不能实现双向通信。
双工通信：在同一时间双方能接受或发送信息。
半双工通信：指可以双向通信，互相接受或发送消息，但一段时间里只能一方向另一方发送消息，另一方只能接收消息。

2.信号（Signal）

信号是Linux系统中用于进程之间通信或操作的一种机制，信号可以在任何时候发送给某一进程，而无须知道该进程的状态。 如果该进程并未处于执行状态，则该信号就由内核保存起来，直到该进程恢复执行并传递给他为止。如果一个信号被进程设置为 阻塞，则该信号的传递被延迟，直到其阻塞被取消时才被传递给进程。

Linux提供了几十种信号，分别代表着不同的意义。信号之间依靠他们的值来区分，但是通常在程序中使用信号的名字来表示 一个信号。信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式，信号可以在用户空间进程和内核之间直接交互。 内核也可以利用信号来通知用户空间的进程来通知用户空间发生了哪些系统事件。

我们知道，父进程在创建子进程之后，究竟是父进程还是子进程先运行没有规定，这由操作系统的进程调度策略决定，而如果 在某些情况下我们需要确保父子进程运行的先后顺序，则可以使用信号来实现进程间的同步。下面是一个父子进程之间使用信号 进行同步的例程。在下面的这个程序中，如果父进程先执行则进入到循环休眠等待状态，直到子进程给他发送信号之后才能跳出 循环继续运行，这就可以确保子进程先执行它的任务。同样子进程在执行完成任务之后，就等待父进程给他发送信号之后才能退 出，而父进程则通过调用wait()系统调用等待子进程退出后，父进程再退出。

代码示例：

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<string.h>
  3 #include<errno.h>
  4 #include<unistd.h>
  5 #include<sys/types.h>
  6 #include<sys/wait.h>
  7 #include<signal.h>
  8 
  9 int             g_child_stop = 0;
 10 int             g_parent_run = 0;
 11 
 12 void sig_child(int signum)
 13 {
   
 14         if(SIGUSR1 == signum)
 15         {
   
 16                 g_child_stop = 1;
 17         }
 18 }
 19 
 20 void sig_parent(int signum)
 21 {
   
 22         if(SIGUSR2 == signum)
 23         {
   
 24                 g_parent_run = 1;
 25         }
 26 }
 27 
 28 int main(int argc, char **argv)
 29 {
   
 30         int        pid;
 31         int        wstatus;
 32 
 33         signal(SIGUSR1, sig_child);
 34         signal(SIGUSR2, sig_parent);
 35 
 36         if((pid=fork()) < 0)
 37         {
   
 38                 printf("Create child process failture:%s\n", strerror(errno));
 39                 return -