进程间通信IPC：消息队列，信号量，共享内存

2015.3.4
星期三 阴天

进程间通信：IPC

文件对象：记录文件描述符，文件开关等

IPC标示符：系统全局的流水号
两个进程要通信，打开的是唯一的对象进行通讯，通过key操作

XSI IPC:消息队列，信号量，共享内存。

ipcs 查看ip对象共享内存，信号量，消息队列等信息
ipcrm 删除一个IP对象

Linux为用户提供了完善的，强大的网络功能
完善的内置网络：其他操作系统不包含如此紧密的和内核结合在一起的网络部分

共享内存标示符的获取有两种方法：ftok(pathname,id)另一个是KEY = IPC_CREATE

共享内存的创建，映射，读取状态等操作：（下面这个程序很短，但是基本包含了大部分共享内存函数的应用，程序入门非常好）

消息队列的实例程序；

#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

#define KEY 1234
#define TEXT_SIZE 48

struct msgbuffer
{
long mtype;
char mtext[TEXT_SIZE];
}msgp;

int mian(int argc, char **argv)
{
int msqid;
msqid = msgget(KEY, IPC_CTEAT | 0600); 建立消息队列

if(fork() == 0)
{
msgp.mtype = 1;
strcpy(msgp.mtext,"hi! I am child process!\n");
msgsnd(msqid,&msgp,TEXT_SIZE,0); 传送消息至队列
return ;
}

else
{
sleep(3); 等子进程执行完毕
msgrcv(msqid,&msgp,TEXT_SIZE,0,0); 接收队列的信息
printf("parent receive mtext : %s",msgp.mtext);
msgctl(msqid,IPC_RMID,NULL): 删除消息队列
}
}

#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

#define KEY 1234
#define SIZE 1024

int main(int argc, char **argv)
{
int shmid;
char *shmaddr;
struct shmid_ds buf;

shmid = shmget(KEY,SIZE,IPC_CREAT | 0600); 建立共享内存

if(fork() == 0) 子进程
{
shmaddr = (char *)shmat(shmid,NULL,0); 子进程映射共享内存
strcpy(shmaddr,"hi! I an child process!\n"); 对共享内存写入数据
shmdt(shmaddr); 释放子进程虚拟内存
return;
}

{ 父进程
sleep(3); 等待子进程执行完毕
shmctl(shmid,IPC_STAT,&buf); 取得共享内存的状态
printf("shm_segsz = %d bytes\n",shm_segsz);
printf("shm_cpid = %d bytes\n",shm_cpid);
printf("shm_lpid = %d bytes\n",shm_lpid);

shmaddr = (char *)shmat(shmid,NULL,0); 父进程映射共享内存
printf("%s",shmaddr); 显示共享内存内容
shmdt(shmaddr); 释放父进程虚拟内存
shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); 删除共享内存
}
}

共享内存的另一个程序：

#include <sys/shm.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>

#define BUFSZ 2048

int main(int argc, char **argv)
{
int shmid;
char *shmaddr;

if((shmid = shmget(IPC_PRIVATE,BUFSZ,0666)) < 0); IPC_PRIVATE是指定键，保证了能创建一个新的IPC，缺点是获得的标识符写入
{ 了文件中，用户用的时候需要进入文件读取
perror("shmget");
exit(-1);
}

printf("###create shared - memory:%d\n",shmid);

system("ipcs -m | grep 666"); 相当于执行 ipcs -m

if((shmaddr = (char *)shmat(shmid,NULL,0))<(char *)0)
{
perror("shmat");
exit(-1);
}

printf("###create shared - memory\n");

system("ipcs -m | grep 666");

if((shmdt(shmaddr)) < 0)
{
perror("shmdt");
exit(-1);
}

printf("###create shared - memory\n");

system("ipcs -m | grep 666");

shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); 删除共享内存段
printf("###create shared - memory\n");

system("ipcs -m | grep 666");

return 0;

}

创建共享内存和信号灯并初始化，创建子进程，父进程读取标准输入并写入共享内存，子进程打印共享内存中的内容，双方通过信号灯进行同步；

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

#include <sys/sem.h>

#define READ 0
#define WRITE 1

union semun 这个联合体需要自己定义
{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
struct seminfo *_buf;
};

int shmid; 定义的一些全局变量：
int semid;
pid_t pid;

int main()
{
key_t key;
char *shmaddr;
union semun myun;
struct sembuf buf;

if((key = ftok("./",'a')) == -1) 获得键值
{
perror("faile to ftok");
exit(-1);
}

if((shmid = shmget(key,64,IPC_CREAT|0666)) < 0) 建立共享内存，如果存在就取内存ID
{
perror("fail to shmget");
exit(-1);
}

shmaddr = (char*)shmat(shmid,NULL,0); 映射虚拟内存，下面调用fork（），会将映射继承到子进程中，这是创建进程间相同映射的一种方式

if((semid = semget(key,2,IPC_CREAT|0666)) < 0) 创建信号集，信号集中有两个信号
{
perror("fail to semget");
exit(-1);
}

myun.val = 0; 这是一个初始化操作，表示信号量的个数
semctl(semid,READ,SETVAL,myun);
myun.val = 1;
semctl(semid,WRITE,SETVAL,myun);

if((pid = fork()) < 0) 创建子进程
{
perror("fail to fork");
exit(-1);
}
else if(pid == 0)
{
buf.sem_num = READ; 信号个数0
buf.sem_op = -1; p操作，信号量小于等于0则阻塞 （sem_wait()函数） 3.在2之后开始执行
buf.sem_flg = 0;
semop(semid,&buf,1);
printf("read from shm : %s",shmaddr);
buf.sem_num = WRITE; 信号个数1
buf.sem_op = 1; v操作（sem_post()函数）将信号 4.将信号量个数置0，子进程等待。
buf.sem_flg = 0;
semop(semid,&buf,1);
}
else
{
buf.sem_num = WRITE; 信号个数
buf.sem_op = -1; p操作 （sem_post()函数） 1.执行
buf.sem_flg = 0;
semop(semid,&buf,1);
printf("write to shm : ");
fgets(shmaddr,64,stdin);
buf.sem_num = READ; 信号个数0
buf.sem_op = 1; V操作 （sem_wait()函数） 2.唤醒子进程的等待程序
buf.sem_flg = 0;
semop(semid,&buf,1);
}

return 0;
}

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