一、为什么要使用 IPC
管道和信号都有一些不足之处，管道无法实现多对多，而信号必须获取进程 pid
IPC就类似于文件（以下说的文件都是 IPC,说是这么说，但IPC 不是文件），通过特
有的函数可以访问该文件，这样进程间的通信会更加灵活文件内容如果没有被删除则
一直存在，而且没有执行相关函数或者命令，文件不会被删除。但又不同于物理内存
上的文件，当设备掉电时，这些文件会被自动删除。
二、相关函数说明
2.1、信号量集合相关函数（这个比较麻烦，不过是祖宗）
1、ftok函数
函数功能：获取一个唯一的 key 值
函数原型： key_t ftok(const char *pathname, int proj_id)
函数名：ftok
参数：pathname------>路径名
proj_id------>自定义整数
返回值：非 -1------->成功（只有当 pathname 和 proj_id 完全一致返回值就会一样）
-1------->失败
注意 ftok 主要为产生信号量，共享内存，消息队列提供参数
2、semget函数
函数功能：参数信号量并获取信号量id
函数原型：int semget(key_t key, int nsems, int semflg)
函数名：semget
参数： key------->ftok函数获取或者自定义正整数
nsems----->产生多少个信号量
semflg---->O_CREAT|O_EXCL|mode 具体需要哪些请参考 open 函数
返回值：非 -1------->型号量 id （key 参数一样得到的 id 就一样）
-1------->失败
3、semctl函数
函数功能：删除信号量， 设置信号量的值（这个可不是信号的id），获取当前信号量的属性
函数原型：int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...)
函数名：semctl
参数：semid------->信号量id
semnum------>信号量标号（从 0 开始）
cmd--------->记住三个宏
IPC_STAT------>获取信号量属性信息放入一个结构体中（linux 下输入 man semctl 查询）
SETVAL-------->设置信号量的值
IPC_RMID------>删除信号量
返回值：非 -1----------->成功
-1----------->失败
4、semop函数
函数功能：设置 PV 操作（不知道什么是 PV 操作请百度）
函数原型：int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops)
函数名：semop
参数：semid------>型号量id
sops------->PV操作相关设置
nsops------>几个信号量（一般写 1 ）
返回值：0------->成功
-1------>失败
sopsx详解：
struct sembuf
{
unsigned short sem_num; //需要进行设置的信号量标号
short sem_op; //大于0--->V操作 小于0---->P操作
short sem_flg; // SEM_UNDO--->详解请看
https://blog.csdn.net/Quinn0918/article/details/72596828
// IPC_NOWAIT--->消息队列时使用，下面会说
};
注意：还有 无名 POSIX 信号量和有名 POSIX 信号量集
有名信号量相关函数还有一对（一般用于进程间）------->（相互配合，成对出现）
sem_open函数-------------------->创建或者打开一个信号量（这样会有名字，类比管道吧）
sem_wait函数--------------------->对信号量进行 P 操作
sem_post函数---------------------->对信号量进行 V 操作
（信号量的值被改变退出后信号量值不会被还原）那就再加一个函数 sem_getvalue 函数可以获取信号量的值
无名信号量相关函数（一般用于线程间）
sem_init函数------------->给信号量赋值。就这么简单，没了
一些不怎么重要的：还有 SYSTEM V 信号量集合（但是并不常用）
2.1.1、有名 POSIX 信号量事例
//sent.c
/**********发送端************/
/*******假装有头文件*********/
int main(void)
{
// 弄一个共享内存
key_t key = ftok(".", 111);
int shmid = shmget(key, 1024, O_CREAT|0777);
// 映射内存入口
char *p = shmat(shmid, NULL, 0);
// 创建或打开有名信号量
sem_t *data_s = sem_open("data", O_CREAT, 0777, 1);
sem_t *space_s = sem_open("space", O_CREAT, 0777, 0);
while (1)
{
// P操作
sem_wait(data_s);
fgets(p, 100, stdin);
// V操作
sem_post(space_s);
}
return 0;
}
// 接收端
/************头文件**********/
int main(void)
{
// 弄一个共享内存
key_t key = ftok(".", 111);
int shmid = shmget(key, 1024, O_CREAT|0777);
// 映射内存入口
char *p = shmat(shmid, NULL, 0);
// 创建或打开有名信号量
sem_t *data_s = sem_open("data", O_CREAT, 0777, 1);
sem_t *space_s = sem_open("space", O_CREAT, 0777, 0);
while (1)
{
// P操作
sem_wait(space_s);
printf("收到消息:%s\n", p);
// V操作
sem_post(data_s);
}
return 0;
}
2.1.1、无名 POSIX 信号量事例
/**************头文件不写**********/
// 无名信号量
sem_t data_s;
sem_t space_s;
// 线程操作函数
void *routine(void *arg) //函数接口必须这么写
{
cahr *buf = (char *)arg;
while (1)
{
sem_wait(&space_s);
fgets(buf, 100, stdin);
sem_post(&data_s);
}
}
int main(void)
{
// 创建无名信号量并且初始化
sem_init(&data_s, 0, 0); // 第一个 0 表示线程间使用
sem_init(&space_s, 0, 1); // 1表示信号量被初始化的值
char buf[100];
bzero(&buf, sizeof (buf));
while (1)
{
sem_wait(&data_s);
printf("大小：%lu\n", strlen (buf));
sem_post(&space_s);
}
return 0
}2.2、共享内存相关函数
1、ftok函数：已讲
2、shmget函数
函数功能：产生共享内存并返回共享内存 id
函数原型：int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)
参数：参考 semget 函数
size----------->所需共享内存大小，不能为奇数
返回值：非 -1---------->成功
-1---------->失败
3、shmat/shmdt
函数功能：获取共享内存入口地址/解除共享内存(可不是删除)
函数原型： void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg)
int shmdt(const void *shmaddr)（这个函数类似于 free 不说了）
参数：shmid------->shmget获得的共享内存id
shmaddr----->共享内存入口地址，一般为 NULL 由系统自动获取
shmflg------>权限设置，一般写 0--->可读可写，了解更多自行 man
返回值：(void *)-1 ------->失败 其他返回共享内存的入口地址2.3、共享内存与信号量联合使用的事例
功能实现：通过共享内存进行数据通信，通过信号量进行通信控制（PV操作）
不足之处：函数没有封装，有点缺陷（功能函数都要封装，方便阅读，使代码具有模块性）
2.3.1、这次我把头文件写了
#ifndef _MYHEAD_H_
#define _MYHEAD_H_
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>
#endif2.3.2、发送端
#include "myhead.h"
int semid;
int shmid;
char *p;
void func(int sig)
{
// 解除共享内存
shmdt(p);
// 删除共享内存
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
// 删除信号量
semctl(semid, 0, IPC_RMID);
exit(0);
}
int main(void)
{
// 改变信号的响应方式
signal(SIGINT, func);
// 为 pv 操作做准备
struct sembuf mysembuf1;
bzero(&mysembuf1, sizeof (mysembuf1));
mysembuf1.sem_num = 0;
mysembuf1.sem_op = -1;
mysembuf1.sem_flg=SEM_UNDO;
struct sembuf mysembuf2;
bzero(&mysembuf2, sizeof (mysembuf2));
mysembuf2.sem_num = 1;
mysembuf2.sem_op = 1;
mysembuf2.sem_flg=SEM_UNDO;
// 获取信号量 id
key_t keysem = ftok(".", 100);
semid = semget(keysem, 1024, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
if (semid == -1)
{
if (errno != EEXIST)
{
perror("setget() filed");
exit(0);
}
}
// 获取共享内存 id
key_t keyshm = ftok(".", 200);
shmid = shmget(keyshm, 1024, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
if (shmid == -1)
{
if (errno != EEXIST)
{
perror("shmget() filed");
exit(0);
}
}
// 获取共享内存入口地址
char *p= shmat(shmid, NULL, 0);
// 设置信号量初始值
semctl(semid, 0, SETVAL, 1);
semctl(semid, 1, SETVAL, 0);
while(1)
{
// 对标号为 0 的信号进行P操作
semop(semid, &mysembuf1, 1);
printf("scanf sent msg : ");
fflush(stdout);
// 写入共享内存
scanf("%s",p);
// 对标号为 1 的信号进行V操作
semop(semid, &mysembuf2, 1);
}
return 0;
}2.3.3、接收端
#include "myhead.h"
int main(void)
{
//为 pv 操作做准备
struct sembuf mysembuf1;
bzero(&mysembuf1, sizeof (mysembuf1));
mysembuf1.sem_num = 1;
mysembuf1.sem_op = -1;
mysembuf1.sem_flg=SEM_UNDO;
struct sembuf mysembuf2;
bzero(&mysembuf2, sizeof (mysembuf2));
mysembuf2.sem_num = 0;
mysembuf2.sem_op = 1;
mysembuf2.sem_flg=SEM_UNDO;
// 获取信号量 id
key_t keysem = ftok(".", 100);
// 打开已有信号量
int semid = semget(keysem, 1024, 0777);
if (semid == -1)
{
if (errno != EEXIST)
{
perror("setget() filed");
exit(0);
}
}
// 取共享内存 id
key_t keyshm = ftok(".", 200);
int shmid = shmget(keyshm, 1024, 0777);
if (shmid == -1)
{
if (errno != EEXIST)
{
perror("shmget() filed");
exit(0);
}
}
// 获取共享内存入口地址
char *p = shmat(shmid, NULL, 0);
int ret = 0;
while(1)
{
// 对标号为 1 的信号量进行 P 操作
semop(semid, &mysembuf1, 1);
printf("save msg : %s\n", p);
// 检查共享内存是否被删除
ret = shmget(keyshm, 1024, 0777);
if (ret == -1)
{
perror("shmdt() sucsses");
exit(0);
}
// 对标号为 0 的信号量进行 V 操作
semop(semid, &mysembuf2, 1);
}
return 0;
}敲重点：关于权限的几种组合
O_CREAT | 0666 (不存在则创建，存在则打开，存在不会报错)
O_CREAT | O_EXCL | 0666 (不存在则创建，存在则报错)
0666 (以可读可写打开)
O_EXCL | 0666 (不合理的组合)
2.3.4、算了，还是封装吧
请链接：https://blog.csdn.net/qq_41985711/article/details/82454470
三、消息队列
3.1、相关函数说明
1、msgget函数
函数功能：获得消息队列 id
函数原型：int msgget(key_t key, int msgflg)
函数名：msgget
参数：不想说了，见太多了
返回值：也不说了
2、msgsnd函数
函数功能：发送消息
函数原型： int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg)
函数名：msgsnd
参数：nsqid------>msgget函数获得消息队列id
msgp------>struct msgbuf
msgsz----->msgp中除了第一个参数的大小
msgflg---->0：标准模式
IPC_NOWAIT：不阻塞
返回值：-1-------->失败
0-------->成功
参数详解：struct msgbuf
struct msgbuf
{
long mtype; //通信密码
char mtext[1]; //通信内容
};
3、msgrcv
函数功能：接收消息
函数原型：ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,
int msgflg);
函数名：msgrcv
参数：msqid------->msgget函数获得的消息队列id
msgp-------->struct msgbuf 收到消息存放的地方
msgst------->msgbuf 中除了密码外的大小
msgtyp------>通信密码
msgflg---->0：标准模式
IPC_NOWAIT：不阻塞
返回值：-1-------->失败
0-------->成功
3.2、事例代码
3.2.1、发送端
/***********写了头文件，你看不到*******/
//装通信密码和内容
struct msgbuf
{
long password;
char text[100];
};
int main(void)
{
key_t key = ftok(".", 100);
int msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0777);
// 准备发送消息
struct msgbuf msg;
bzero(&msg, sizeof(msg));
msg.password = 123456;
fgets(msg.text, 100, stdin);
// 发送消息
msgsnd(msgid, &msg, sizeof (msg.text), 0);
return 0;
}3.2.2、接收端
/***********写了头文件，你看不到*******/
//装通信密码和内容
struct msgbuf
{
long password;
char text[100];
};
int main(void)
{
key_t key = ftok(".", 100);
int msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0777);
// 准备接收消息
struct msgbuf msg;
bzero(&msg, sizeof(msg));
// 阻塞等待
msgrcv(msgid, &msg, sizeof (msg.text), 123456, 0);
printf("收到：%s", msg.text);
return 0;
}