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进程的几种通讯方式
管道
（一）无名管道PIPE
创建方式：
#include<unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);
filedes[0]是读而打开，filedes[1]是写而打开
无名管道借助于文件系统，但不需要管道文件，利用父子进程共享fork()之前的文件描述符。
1.管道是半双工的，数据只能单向流动。
2.管道的只能在有亲缘关系的进制之间传输，比如父子，兄弟进程之间。
3.管道有一个读端和一个写端
调用pipe()函数之后调用fork()函数就创建了一个从父进程到子进程（或反向）的IPC通道。紧接着，因为管道是单项传输的，管道内数据的流输方向取决于我们对读端和写端的设置。对于父进程到子进程的管道，则父进程关闭管道的读端(fd[0])，子进程关闭管道的写端(fd[1])，子进程到父进程的管道则与之相反。
如图为父进程到子进程的管道 
实例：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
int fd[2];
pid_t pid;
char buff[128];
if(pipe(fd)<0)
{
printf("create pipe erro!");
}
if((pid=fork())<0)
{
printf("fork erro!");
}
else if(pid>0) //父进程
{
close(fd[0]); //关闭读端
write(fd[1],"Hello Hannibal!",16);
}
else //子进程
{
close(fd[1]); //关闭写端
read(fd[0],buff,16);
printf("%s\n",buff);
}
return 0;
}
（二）有名（命名）管道FIFO
创建方式：
#inlcude<sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);
在磁盘上有一个管道文件标识文件，但是并不占用磁盘空间，一旦mkfifo创建好一个FIFO后，我们就可以用open打开它。有名管道与管道不同，他没有只能在亲缘进程之间传输的限制，因为每个FIFO都有一个路径名与之相关联，从而允许无亲缘关系的任意两个进程间通过FIFO进行通信。
有名管道的读端与写端必须同时打开。
实例：
fifo_read.c
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
char buff[128] = {0};
int fd = mkfifo("fifo.tmp", 0664);//创建有名管道
if (-1 == fd)
{
perror("mkfifo");
exit(1);
}
fd = open("fifo.tmp", O_RDONLY);//只读方式打开文件fifo.tmp
if (-1 == fd)
{
perror("open");
exit(1);
}
while (1)
{
int res = read(fd, buff, 127);//从文件中读取数据
if (-1 == res)
{
printf("read erro!");
exit(1);
}
if (!strcmp(buff, "stop"))
{
break;
}
printf("read:%s\n", buff);
memset(buff, 0, sizeof(buff));
}
close(fd);
unlink("fifo.tmp");//在管道使用结束后删除文件fifo.tmp
return 0;
}
fifo_write.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
char buff[128] = {0};
int fd = open("fifo.tmp", O_WRONLY);//以只写方式打开文件fifo.tmp
while (1)
{
scanf("%s", buff);
int ret = write(fd, buff, strlen(buff));//写入数据到文件
if (-1 == ret)
{
perror("write");
exit(1);
}
if (!strcmp(buff, "bye"))//输入bye结束写入
{
break;
}
memset(buff, 0, sizeof(buff));
}
close(fd);
return 0;
}
先运行read再打开新终端运行write
信号量（semaphore）
创建方式：
#include<sys/sem.h>
int semget(key_t key,int nsem,int flag);
信号量是个计数器记录临界资源的个数，用于多进程对共享数据的访问。
进程访问临界资源时控制，用来实现进程的同步控制
nsem是集合内的信号量数，如果是创建新的集合，就必须指定nsem的大小。如果引用一个现存的集合nsem指定为0；
P 操作：表示通过，信号量减一，表示占用了临界资源
V 操作：表示释放，信号量加一，释放临界资源。
实例：
sem.h
#ifndef __SEM_H
#define __SEM_H
typedef union SemUn
{
int val;
}SemUn;
int SemGet(int key, int semVal, int nsems);
int SemP(int semid, int index[], int sems);
int SemV(int semid, int index[], int sems);
int SemDel(int semid);
#endif
sem.c
#include"sem.h"
#include<sys/sem.h>
#include<malloc.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
int SemGet(int key, int semVal[], int nsems)
{
int semid = semget((key_t)key, nsems, 0664); //创建新的共享存储段
assert(semid != -1);
for (int i = 0; i < nsems; ++i)
{
SemUn un;
un.val = semVal[i];
semctl(semid, i, SETVAL, un);
}
return semid;
}
int SemP(int semid, int index[], int sems)
{
struct sembuf* buf = (struct sembuf*)malloc(sizeof(struct sembuf) * sems);
assert(buf != nullptr);
for (int i = 0; i < sems; ++i)
{
buf[i].sem_num = index[i];
buf[i].sem_op = -1; //p操作
buf[i].sem_flg = SEM_UNDO;
}
if (-1 == semop(semid, buf, sems))
{
free(buf);
return 0;
}
}
int SemV(int semid, int index[], int sems)
{
struct sembuf* buf = (struct sembuf*)malloc(sizeof(struct sembuf) * sems);
assert(buf != nullptr);
for (int i = 0; i < sems; ++i)
{
buf[i].sem_num = index[i];
buf[i].sem_op = 1; //V 操作
buf[i].sem_flg = SEM_UNDO;
}
if (-1 == semop(semid, buf, sems))
{
free(buf);
return 0;
}
}
int SemDel(int semid)
{
return semctl(semid, 0, IPC_RMID);
}
信号（signal）
信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身.
实例：
#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
int fun()
{
printf("hello world!");
signal(SIGINT, SIG_DFL);
}
int main()
{
pid_t n = fork(); //创建子进程
signal(SIGINT, fun);
if (0 == n)
{
printf("child");
}
else
{
while (1)
{
printf("sleep 1s\n");
sleep(1);
}
}
}
共享内存
共享内存允许两个或多个进程共享一定的存储区，因为数据不需要在进程之间复制，所以他是最快的IPC。
共享内存是临界资源，所以要通过信号量完成同步控制。
实例：
SHARE A
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string,h>
#include<assert.h>
#include<sys/shm.h>
#include "sem.h"
int main()
{
int shmid = shmget((key_t)key1234, 128, IPC_CREAT | 0664);
assert(shmid != -1);
int semVal - 1;
int semid = SemGet(1000, &semVal, 1);
char* ptr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);
asssert(ptr != (char*)-1);
while (1)
{
int index = 0;
SemP(semid, &index, 1);
printf("please input:");
fgets(ptr, 128, stdin);
SemV(semid, &index, 1);
if (strncmp(ptr, :end, 3) == 0)
{
break;
}
}
}
SHARE B
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string,h>
#include<assert.h>
#include<sys/shm.h>
#include "sem.h"
int main()
{
int shmid = shmget((key_t)key1234, 128, IPC_CREAT | 0664);
assert(shmid != -1);
int semVal - 1;
int semid = SemGet(1000, &semVal, 1);
char* ptr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);
asssert(ptr != (char*)-1);
while (1)
{
int index = 0;
SemP(semid, &index, 1);
if (strncmp(ptr, :end, 3) == 0)
{
break;
}
printf("lenth=%d:%s", strlen(ptr) - 1, ptr);
sleep(2);
SemV(semid, &index, 1);
}
shmdt(ptr);
}
消息队列
消息队列是消息的链接表，存放在内核中并有消息队列标识符标识。
实例：
SEND MESSAGE.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string,h>
#include<assert.h>
#include<sys/msg.h>
typedef struct MsgData
{
long mtType;
char mText[128];
}MsgData;
int main()
{
int msgid = msgget((key_t)1234, 0664 | IPC_CREATE);
assert(-1 != msgid);
MsgData data;
memset(data.mText, 0, 127);
data.mType = 100;
strcpy(data.mText, "hello");
msgsnd(msgid, &data, strlen(data.mText), 0);
data.mtType = 200;
strcpy(data.mText, "world");
msgsnd(msgid, &data, strlen(data.mText), 0);
exit(0);
}
RECIEVE .C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string,h>
#include<assert.h>
#include<sys/msg.h>
typedef struct MsgData
{
long mtType;
char mText[128];
}MsgData;
int main()
{
int msgid = msgget((key_t)1234, 0664 | IPC_CREATE);
assert(-1 != msgid);
MsgData data;
msgrcv(msgid, &data, 127, 100, 0);//接受mType为100的队列消息
printf("data.type=%d", data.mType);
printf("data.text=%s", data.mText);
exit(0);
}