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Was sind die fünf Kommunikationsmethoden zwischen Prozessen?

coldplay.xixiOriginal: 2020-12-07 13:51:0417601Durchsuche

Fünf Kommunikationsmethoden zwischen Prozessen: 1. Pipeline, die langsam ist und nur über eine begrenzte Kapazität verfügt. 2. FIFO, das zwischen allen Prozessen kommunizieren kann, aber die Geschwindigkeit ist langsam. die Nachrichten implementieren können Zufällige Abfrage, die Kapazität ist durch das System begrenzt 4. Semaphore können keine komplexen Nachrichten übertragen und können nur zur Synchronisation verwendet werden. 5. Gemeinsam genutzter Speicherbereich bedeutet, dass sich zwei oder mehr Prozesse einen bestimmten Speicherbereich teilen.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

Fünf Kommunikationsmethoden zwischen Prozessen:

1. Pipes

Pipes, üblicherweise als namenlose Pipes bezeichnet, sind die älteste Form des UNIX-System-IPC.

1. Merkmale:

Es ist Halbduplex (d. h. Daten können nur in eine Richtung fließen) mit festen Lese- und Schreibenden.
Es kann nur für die Kommunikation zwischen Prozessen verwendet werden, die eine Beziehung haben (auch zwischen Eltern-Kind-Prozessen oder Geschwisterprozessen).
Es kann als spezielle Datei betrachtet werden und kann auch mit normalen Lese-, Schreib- und anderen Funktionen gelesen und geschrieben werden. Es handelt sich jedoch nicht um eine gewöhnliche Datei, sie gehört zu keinem anderen Dateisystem und existiert nur im Speicher.

2. Prototyp:

1 #include <unistd.h>
2 int pipe(int fd[2]);    // 返回值：若成功返回0，失败返回-1</unistd.h>

Wenn eine Pipeline eingerichtet ist, werden zwei Dateideskriptoren erstellt: fd[0] zum Lesen geöffnet, fd[1 ]Zum Schreiben geöffnet. Wie unten gezeigt: fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开。如下图：

要关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可。

3、例子

单个进程中的管道几乎没有任何用处。所以，通常调用 pipe 的进程接着调用 fork，这样就创建了父进程与子进程之间的 IPC 通道。如下图所示：

Was sind die fünf Kommunikationsmethoden zwischen Prozessen?

若要数据流从父进程流向子进程，则关闭父进程的读端（fd[0]）与子进程的写端（fd[1]）；反之，则可以使数据流从子进程流向父进程。

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<unistd.h>
 3 
 4 int main()
 5 {
 6     int fd[2];  // 两个文件描述符
 7     pid_t pid;
 8     char buff[20];
 9 
10     if(pipe(fd)  0)  // 父进程
16     {
17         close(fd[0]); // 关闭读端
18         write(fd[1], "hello world\n", 12);
19     }
20     else
21     {
22         close(fd[1]); // 关闭写端
23         read(fd[0], buff, 20);
24         printf("%s", buff);
25     }
26 
27     return 0;
28 }</unistd.h></stdio.h>

二、FIFO

FIFO，也称为命名管道，它是一种文件类型。

1、特点

FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。

2、原型

1 #include <sys>
2 // 返回值：成功返回0，出错返回-1
3 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);</sys>

其中的 mode 参数与open函数中的 mode 相同。一旦创建了一个 FIFO，就可以用一般的文件I/O函数操作它。

当 open 一个FIFO时，是否设置非阻塞标志（O_NONBLOCK）的区别：

若没有指定O_NONBLOCK（默认），只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 FIFO。类似的，只写 open 要阻塞到某个其他进程为读而打开它。
若指定了O_NONBLOCK，则只读 open 立即返回。而只写 open 将出错返回 -1 如果没有进程已经为读而打开该 FIFO，其errno置ENXIO。

3、例子

FIFO的通信方式类似于在进程中使用文件来传输数据，只不过FIFO类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时，FIFO管道中同时清除数据，并且“先进先出”。下面的例子演示了使用 FIFO 进行 IPC 的过程：

write_fifo.c

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>   // exit
 3 #include<fcntl.h>    // O_WRONLY
 4 #include<sys>
 5 #include<time.h>     // time
 6 
 7 int main()
 8 {
 9     int fd;
10     int n, i;
11     char buf[1024];
12     time_t tp;
13 
14     printf("I am %d process.\n", getpid()); // 说明进程ID
15     
16     if((fd = open("fifo1", O_WRONLY)) <p>read_fifo.c</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false"> 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 #include<errno.h>
 4 #include<fcntl.h>
 5 #include<sys>
 6 
 7 int main()
 8 {
 9     int fd;
10     int len;
11     char buf[1024];
12 
13     if(mkfifo("fifo1", 0666)  0) // 读取FIFO管道
23         printf("Read message: %s", buf);
24 
25     close(fd);  // 关闭FIFO文件
26     return 0;
27 }</sys></fcntl.h></errno.h></stdlib.h></stdio.h>

在两个终端里用 gcc 分别编译运行上面两个文件，可以看到输出结果如下：

 1 [cheesezh@localhost]$ ./write_fifo 
 2 I am 5954 process.
 3 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:28 2015
 4 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:29 2015
 5 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:30 2015
 6 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:31 2015
 7 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:32 2015
 8 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:33 2015
 9 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:34 2015
10 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:35 2015
11 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:36 2015
12 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:37 2015

 1 [cheesezh@localhost]$ ./read_fifo 
 2 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:28 2015
 3 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:29 2015
 4 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:30 2015
 5 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:31 2015
 6 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:32 2015
 7 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:33 2015
 8 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:34 2015
 9 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:35 2015
10 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:36 2015
11 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:37 2015

上述例子可以扩展成客户进程—服务器进程通信的实例，write_fifo的作用类似于客户端，可以打开多个客户端向一个服务器发送请求信息，read_fifo

Um das Rohr zu schließen, Schließen Sie einfach diese beiden Dateideskriptoren.

3.Example

Pipes in einem einzigen Prozess sind fast nutzlos. Normalerweise ruft der Prozess, der Pipe aufruft, dann Fork auf und erstellt so einen IPC-Kanal zwischen dem übergeordneten Prozess und dem untergeordneten Prozess. Wie im Bild unten gezeigt:

Wenn der Datenfluss vom übergeordneten Prozess zum untergeordneten Prozess fließt, schließen Sie das lesende Ende des übergeordneten Prozesses (fd[0]) und das schreibende Ende des untergeordneten Prozesses (

fd[1]); umgekehrt kann der Datenfluss vom untergeordneten Prozess zum übergeordneten Prozess erfolgen. <ol>
<pre class="brush:php;toolbar:false">1 #include &lt;sys&gt;
2 // 创建或打开消息队列：成功返回队列ID，失败返回-1
3 int msgget(key_t key, int flag);
4 // 添加消息：成功返回0，失败返回-1
5 int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t size, int flag);
6 // 读取消息：成功返回消息数据的长度，失败返回-1
7 int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t size, long type,int flag);
8 // 控制消息队列：成功返回0，失败返回-1
9 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);&lt;/sys&gt;</pre>
<h2 id="二.FIFO"></h2>
<li>二、FIFO<p></p>
</li>FIFO, auch Named Pipe genannt, ist ein Dateityp. <li>
<h3 id="1. Features">1. Features </h3>
<p></p>🎜🎜FIFO kann im Gegensatz zu namenlosen Pipes Daten zwischen unabhängigen Prozessen austauschen. 🎜🎜🎜🎜FIFO ist mit einem Pfadnamen verknüpft und liegt im Dateisystem als spezielle Gerätedatei vor. 🎜🎜</li>
</ol>
<h3 id="2. Prototype">2. Prototype 🎜<pre class="brush:php;toolbar:false"> 1 #include &lt;stdio.h&gt;
 2 #include &lt;stdlib.h&gt;
 3 #include &lt;sys&gt;
 4 
 5 // 用于创建一个唯一的key
 6 #define MSG_FILE &quot;/etc/passwd&quot;
 7 
 8 // 消息结构
 9 struct msg_form {
10     long mtype;
11     char mtext[256];
12 };
13 
14 int main()
15 {
16     int msqid;
17     key_t key;
18     struct msg_form msg;
19     
20     // 获取key值
21     if((key = ftok(MSG_FILE,'z')) 🎜Der Modusparameter ist derselbe wie der Modus in der Funktion &lt;code&gt;open&lt;/code&gt;. Sobald ein FIFO erstellt wurde, kann es mit normalen Datei-E/A-Funktionen manipuliert werden. 🎜🎜Beim Öffnen eines FIFO ist der Unterschied, ob das Nicht-Blockierungs-Flag (&lt;code&gt;O_NONBLOCK&lt;/code&gt;) gesetzt ist: 🎜&lt;ul&gt;🎜🎜Wenn &lt;code&gt;O_NONBLOCK&lt;/code&gt; nicht angegeben ist (Standard) , schreibgeschützt öffnen Zum Blockieren, bis ein anderer Prozess diesen FIFO zum Schreiben öffnet. Ebenso sind Blöcke schreibgeschützt, bis sie von einem anderen Prozess zum Lesen geöffnet werden. 🎜🎜🎜🎜Wenn &lt;code&gt;O_NONBLOCK&lt;/code&gt; angegeben ist, kehrt das schreibgeschützte Öffnen sofort zurück. Ein schreibgeschütztes Öffnen gibt bei einem Fehler -1 zurück. Wenn kein Prozess den FIFO zum Lesen geöffnet hat, wird seine Fehlernummer auf ENXIO gesetzt. 🎜🎜🎜&lt;h3 id=&quot;3. Beispiel-1&quot;&gt;3. Beispiel 🎜🎜Die Kommunikationsmethode von FIFO ähnelt der Verwendung von Dateien zur Datenübertragung im Prozess, mit der Ausnahme, dass Dateien vom Typ FIFO auch die Eigenschaften von Pipes aufweisen. Beim Auslesen der Daten werden die Daten gleichzeitig aus der FIFO-Pipeline gelöscht und erfolgen nach dem Prinzip „First In, First Out“. Das folgende Beispiel zeigt den Prozess der Verwendung von FIFO für IPC: 🎜🎜write_fifo.c🎜&lt;pre class=&quot;brush:php;toolbar:false&quot;&gt; 1 #include &lt;stdio.h&gt;
 2 #include &lt;stdlib.h&gt;
 3 #include &lt;sys&gt;
 4 
 5 // 用于创建一个唯一的key
 6 #define MSG_FILE &quot;/etc/passwd&quot;
 7 
 8 // 消息结构
 9 struct msg_form {
10     long mtype;
11     char mtext[256];
12 };
13 
14 int main()
15 {
16     int msqid;
17     key_t key;
18     struct msg_form msg;
19 
20     // 获取key值
21     if ((key = ftok(MSG_FILE, 'z')) 🎜read_fifo.c🎜&lt;pre class=&quot;brush:php;toolbar:false&quot;&gt;1 #include &lt;sys&gt;
2 // 创建或获取一个信号量组：若成功返回信号量集ID，失败返回-1
3 int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);
4 // 对信号量组进行操作，改变信号量的值：成功返回0，失败返回-1
5 int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t numops);  
6 // 控制信号量的相关信息
7 int semctl(int semid, int sem_num, int cmd, ...);&lt;/sys&gt;</pre>🎜Verwenden Sie gcc, um die beiden oben genannten Dateien zu kompilieren und in zwei Terminals auszuführen. Sie können die Ausgabe wie folgt sehen: 🎜<pre class="brush:php;toolbar:false">1 struct sembuf 
2 {
3     short sem_num; // 信号量组中对应的序号，0～sem_nums-1
4     short sem_op;  // 信号量值在一次操作中的改变量
5     short sem_flg; // IPC_NOWAIT, SEM_UNDO
6 }</pre>
<pre class="brush:php;toolbar:false">  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<sys>
  4 
  5 // 联合体，用于semctl初始化
  6 union semun
  7 {
  8     int              val; /*for SETVAL*/
  9     struct semid_ds *buf;
 10     unsigned short  *array;
 11 };
 12 
 13 // 初始化信号量
 14 int init_sem(int sem_id, int value)
 15 {
 16     union semun tmp;
 17     tmp.val = value;
 18     if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1)
 19     {
 20         perror("Init Semaphore Error");
 21         return -1;
 22     }
 23     return 0;
 24 }
 25 
 26 // P操作:
 27 //    若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 
 28 //    若信号量值为0，进程挂起等待
 29 int sem_p(int sem_id)
 30 {
 31     struct sembuf sbuf;
 32     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
 33     sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
 34     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
 35 
 36     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
 37     {
 38         perror("P operation Error");
 39         return -1;
 40     }
 41     return 0;
 42 }
 43 
 44 // V操作：
 45 //    释放资源并将信号量值+1
 46 //    如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
 47 int sem_v(int sem_id)
 48 {
 49     struct sembuf sbuf;
 50     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
 51     sbuf.sem_op = 1;  /*V操作*/
 52     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
 53 
 54     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
 55     {
 56         perror("V operation Error");
 57         return -1;
 58     }
 59     return 0;
 60 }
 61 
 62 // 删除信号量集
 63 int del_sem(int sem_id)
 64 {
 65     union semun tmp;
 66     if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1)
 67     {
 68         perror("Delete Semaphore Error");
 69         return -1;
 70     }
 71     return 0;
 72 }
 73 
 74 
 75 int main()
 76 {
 77     int sem_id;  // 信号量集ID
 78     key_t key;  
 79     pid_t pid;
 80 
 81     // 获取key值
 82     if((key = ftok(".", 'z'))  🎜Das obige Beispiel kann auf ein Beispiel für die Kommunikation zwischen Client-Prozess und Server erweitert werden. Es funktioniert wie ein Client. Es kann mehrere Clients öffnen, um Anforderungsinformationen an einen Server zu senden. Code >Ähnlich wie der Server überwacht er zeitnah das Leseende des FIFO, liest diese aus und verarbeitet sie. Ein zentrales Problem besteht jedoch darin, dass jeder Client die vom FIFO bereitgestellte Schnittstelle kennen muss Server im Voraus. Die folgende Abbildung zeigt diese Anordnung: 🎜🎜🎜🎜🎜🎜 3. Nachrichtenwarteschlange 🎜🎜🎜Die Nachrichtenwarteschlange ist eine verknüpfte Tabelle mit Nachrichten, die im Kernel gespeichert sind. Eine Nachrichtenwarteschlange wird durch eine Kennung (Warteschlangen-ID) identifiziert. 🎜🎜1. Funktionen🎜🎜🎜🎜Die Nachrichtenwarteschlange ist datensatzorientiert und die darin enthaltenen Nachrichten haben ein bestimmtes Format und eine bestimmte Priorität. 🎜🎜🎜🎜Die Nachrichtenwarteschlange ist unabhängig von den Sende- und Empfangsvorgängen. Wenn der Prozess beendet wird, werden die Nachrichtenwarteschlange und ihr Inhalt nicht gelöscht. 🎜<li><p>消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。</p></li>
<h3 id="2、原型-1">2、原型</h3>
<pre class="brush:php;toolbar:false">1 #include &lt;sys&gt;
2 // 创建或打开消息队列：成功返回队列ID，失败返回-1
3 int msgget(key_t key, int flag);
4 // 添加消息：成功返回0，失败返回-1
5 int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t size, int flag);
6 // 读取消息：成功返回消息数据的长度，失败返回-1
7 int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t size, long type,int flag);
8 // 控制消息队列：成功返回0，失败返回-1
9 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);&lt;/sys&gt;</pre>
<p>在以下两种情况下，<code>msgget

将创建一个新的消息队列：

如果没有与键值key相对应的消息队列，并且flag中包含了IPC_CREAT标志位。
key参数为IPC_PRIVATE。

函数msgrcv在读取消息队列时，type参数有下面几种情况：

type == 0，返回队列中的第一个消息；
type > 0，返回队列中消息类型为 type 的第一个消息；
type ，返回队列中消息类型值小于或等于 type 绝对值的消息，如果有多个，则取类型值最小的消息。

可以看出，type值非 0 时用于以非先进先出次序读消息。也可以把 type 看做优先级的权值。（其他的参数解释，请自行Google之）

3、例子

下面写了一个简单的使用消息队列进行IPC的例子，服务端程序一直在等待特定类型的消息，当收到该类型的消息以后，发送另一种特定类型的消息作为反馈，客户端读取该反馈并打印出来。

msg_server.c

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <sys>
 4 
 5 // 用于创建一个唯一的key
 6 #define MSG_FILE "/etc/passwd"
 7 
 8 // 消息结构
 9 struct msg_form {
10     long mtype;
11     char mtext[256];
12 };
13 
14 int main()
15 {
16     int msqid;
17     key_t key;
18     struct msg_form msg;
19     
20     // 获取key值
21     if((key = ftok(MSG_FILE,'z')) <p>msg_client.c</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false"> 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <sys>
 4 
 5 // 用于创建一个唯一的key
 6 #define MSG_FILE "/etc/passwd"
 7 
 8 // 消息结构
 9 struct msg_form {
10     long mtype;
11     char mtext[256];
12 };
13 
14 int main()
15 {
16     int msqid;
17     key_t key;
18     struct msg_form msg;
19 
20     // 获取key值
21     if ((key = ftok(MSG_FILE, 'z')) <h2 id="四、信号量"><strong>四、信号量</strong></h2>
<p>信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。</p>
<h3 id="1、特点-2">1、特点</h3>
<ol>
<li><p>信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。</p></li>
<li><p>信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。</p></li>
<li><p>每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。</p></li>
<li><p>支持信号量组。</p></li>
</ol>
<h3 id="2、原型-2">2、原型</h3>
<p>最简单的信号量是只能取 0 和 1 的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二值信号量（Binary Semaphore）。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。</p>
<p>Linux 下的信号量函数都是在通用的信号量数组上进行操作，而不是在一个单一的二值信号量上进行操作。</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">1 #include <sys>
2 // 创建或获取一个信号量组：若成功返回信号量集ID，失败返回-1
3 int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);
4 // 对信号量组进行操作，改变信号量的值：成功返回0，失败返回-1
5 int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t numops);  
6 // 控制信号量的相关信息
7 int semctl(int semid, int sem_num, int cmd, ...);</sys>

当semget创建新的信号量集合时，必须指定集合中信号量的个数（即num_sems），通常为1；如果是引用一个现有的集合，则将num_sems指定为 0 。

在semop函数中，sembuf结构的定义如下：

1 struct sembuf 
2 {
3     short sem_num; // 信号量组中对应的序号，0～sem_nums-1
4     short sem_op;  // 信号量值在一次操作中的改变量
5     short sem_flg; // IPC_NOWAIT, SEM_UNDO
6 }

其中 sem_op 是一次操作中的信号量的改变量：

若sem_op > 0，表示进程释放相应的资源数，将 sem_op 的值加到信号量的值上。如果有进程正在休眠等待此信号量，则换行它们。
若sem_op ，请求 sem_op 的绝对值的资源。
- 如果相应的资源数可以满足请求，则将该信号量的值减去sem_op的绝对值，函数成功返回。
- 当相应的资源数不能满足请求时，这个操作与sem_flg有关。
  - sem_flg 指定IPC_NOWAIT，则semop函数出错返回EAGAIN。
  - sem_flg 没有指定IPC_NOWAIT，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生：
    1. 当相应的资源数可以满足请求，此信号量的semncnt值减1，该信号量的值减去sem_op的绝对值。成功返回；
    2. 此信号量被删除，函数smeop出错返回EIDRM；
    3. 进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，此情况下将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR
若sem_op == 0，进程阻塞直到信号量的相应值为0：
- 当信号量已经为0，函数立即返回。
- 如果信号量的值不为0，则依据sem_flg决定函数动作：
  - sem_flg指定IPC_NOWAIT，则出错返回EAGAIN。
  - sem_flg没有指定IPC_NOWAIT，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生：
    1. 信号量值为0，将信号量的semzcnt的值减1，函数semop成功返回；
    2. 此信号量被删除，函数smeop出错返回EIDRM；
    3. 进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，在此情况将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR

在semctl函数中的命令有多种，这里就说两个常用的：

SETVAL：用于初始化信号量为一个已知的值。所需要的值作为联合semun的val成员来传递。在信号量第一次使用之前需要设置信号量。
IPC_RMID：删除一个信号量集合。如果不删除信号量，它将继续在系统中存在，即使程序已经退出，它可能在你下次运行此程序时引发问题，而且信号量是一种有限的资源。

3、例子

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<sys>
  4 
  5 // 联合体，用于semctl初始化
  6 union semun
  7 {
  8     int              val; /*for SETVAL*/
  9     struct semid_ds *buf;
 10     unsigned short  *array;
 11 };
 12 
 13 // 初始化信号量
 14 int init_sem(int sem_id, int value)
 15 {
 16     union semun tmp;
 17     tmp.val = value;
 18     if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1)
 19     {
 20         perror("Init Semaphore Error");
 21         return -1;
 22     }
 23     return 0;
 24 }
 25 
 26 // P操作:
 27 //    若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 
 28 //    若信号量值为0，进程挂起等待
 29 int sem_p(int sem_id)
 30 {
 31     struct sembuf sbuf;
 32     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
 33     sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
 34     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
 35 
 36     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
 37     {
 38         perror("P operation Error");
 39         return -1;
 40     }
 41     return 0;
 42 }
 43 
 44 // V操作：
 45 //    释放资源并将信号量值+1
 46 //    如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
 47 int sem_v(int sem_id)
 48 {
 49     struct sembuf sbuf;
 50     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
 51     sbuf.sem_op = 1;  /*V操作*/
 52     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
 53 
 54     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
 55     {
 56         perror("V operation Error");
 57         return -1;
 58     }
 59     return 0;
 60 }
 61 
 62 // 删除信号量集
 63 int del_sem(int sem_id)
 64 {
 65     union semun tmp;
 66     if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1)
 67     {
 68         perror("Delete Semaphore Error");
 69         return -1;
 70     }
 71     return 0;
 72 }
 73 
 74 
 75 int main()
 76 {
 77     int sem_id;  // 信号量集ID
 78     key_t key;  
 79     pid_t pid;
 80 
 81     // 获取key值
 82     if((key = ftok(".", 'z')) <p>上面的例子如果不加信号量，则父进程会先执行完毕。这里加了信号量让父进程等待子进程执行完以后再执行。</p>
<h2 id="五、共享内存"><strong>五、共享内存</strong></h2>
<p>共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。</p>
<h3 id="1、特点-3">1、特点</h3>
<ol>
<li><p>共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。</p></li>
<li><p>因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。</p></li>
<li><p>信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。</p></li>
</ol>
<h3 id="2、原型-3">2、原型</h3>
<pre class="brush:php;toolbar:false">1 #include <sys>
2 // 创建或获取一个共享内存：成功返回共享内存ID，失败返回-1
3 int shmget(key_t key, size_t size, int flag);
4 // 连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-1
5 void *shmat(int shm_id, const void *addr, int flag);
6 // 断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-1
7 int shmdt(void *addr); 
8 // 控制共享内存的相关信息：成功返回0，失败返回-1
9 int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);</sys>

当用shmget函数创建一段共享内存时，必须指定其 size；而如果引用一个已存在的共享内存，则将 size 指定为0 。

当一段共享内存被创建以后，它并不能被任何进程访问。必须使用shmat函数连接该共享内存到当前进程的地址空间，连接成功后把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间，随后可像本地空间一样访问。

shmdt函数是用来断开shmat建立的连接的。注意，这并不是从系统中删除该共享内存，只是当前进程不能再访问该共享内存而已。

shmctl函数可以对共享内存执行多种操作，根据参数 cmd 执行相应的操作。常用的是IPC_RMID（从系统中删除该共享内存）。

3、例子

下面这个例子，使用了【共享内存+信号量+消息队列】的组合来实现服务器进程与客户进程间的通信。

共享内存用来传递数据；
信号量用来同步；
消息队列用来在客户端修改了共享内存后通知服务器读取。

server.c

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<sys>  // shared memory
  4 #include<sys>  // semaphore
  5 #include<sys>  // message queue
  6 #include<string.h>   // memcpy
  7 
  8 // 消息队列结构
  9 struct msg_form {
 10     long mtype;
 11     char mtext;
 12 };
 13 
 14 // 联合体，用于semctl初始化
 15 union semun
 16 {
 17     int              val; /*for SETVAL*/
 18     struct semid_ds *buf;
 19     unsigned short  *array;
 20 };
 21 
 22 // 初始化信号量
 23 int init_sem(int sem_id, int value)
 24 {
 25     union semun tmp;
 26     tmp.val = value;
 27     if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1)
 28     {
 29         perror("Init Semaphore Error");
 30         return -1;
 31     }
 32     return 0;
 33 }
 34 
 35 // P操作:
 36 //  若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 
 37 //  若信号量值为0，进程挂起等待
 38 int sem_p(int sem_id)
 39 {
 40     struct sembuf sbuf;
 41     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
 42     sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
 43     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
 44 
 45     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
 46     {
 47         perror("P operation Error");
 48         return -1;
 49     }
 50     return 0;
 51 }
 52 
 53 // V操作：
 54 //  释放资源并将信号量值+1
 55 //  如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
 56 int sem_v(int sem_id)
 57 {
 58     struct sembuf sbuf;
 59     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
 60     sbuf.sem_op = 1;  /*V操作*/
 61     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
 62 
 63     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
 64     {
 65         perror("V operation Error");
 66         return -1;
 67     }
 68     return 0;
 69 }
 70 
 71 // 删除信号量集
 72 int del_sem(int sem_id)
 73 {
 74     union semun tmp;
 75     if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1)
 76     {
 77         perror("Delete Semaphore Error");
 78         return -1;
 79     }
 80     return 0;
 81 }
 82 
 83 // 创建一个信号量集
 84 int creat_sem(key_t key)
 85 {
 86     int sem_id;
 87     if((sem_id = semget(key, 1, IPC_CREAT|0666)) == -1)
 88     {
 89         perror("semget error");
 90         exit(-1);
 91     }
 92     init_sem(sem_id, 1);  /*初值设为1资源未占用*/
 93     return sem_id;
 94 }
 95 
 96 
 97 int main()
 98 {
 99     key_t key;
100     int shmid, semid, msqid;
101     char *shm;
102     char data[] = "this is server";
103     struct shmid_ds buf1;  /*用于删除共享内存*/
104     struct msqid_ds buf2;  /*用于删除消息队列*/
105     struct msg_form msg;  /*消息队列用于通知对方更新了共享内存*/
106 
107     // 获取key值
108     if((key = ftok(".", 'z')) <p>client.c</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<sys>  // shared memory
  4 #include<sys>  // semaphore
  5 #include<sys>  // message queue
  6 #include<string.h>   // memcpy
  7 
  8 // 消息队列结构
  9 struct msg_form {
 10     long mtype;
 11     char mtext;
 12 };
 13 
 14 // 联合体，用于semctl初始化
 15 union semun
 16 {
 17     int              val; /*for SETVAL*/
 18     struct semid_ds *buf;
 19     unsigned short  *array;
 20 };
 21 
 22 // P操作:
 23 //  若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 
 24 //  若信号量值为0，进程挂起等待
 25 int sem_p(int sem_id)
 26 {
 27     struct sembuf sbuf;
 28     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
 29     sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
 30     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
 31 
 32     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
 33     {
 34         perror("P operation Error");
 35         return -1;
 36     }
 37     return 0;
 38 }
 39 
 40 // V操作：
 41 //  释放资源并将信号量值+1
 42 //  如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
 43 int sem_v(int sem_id)
 44 {
 45     struct sembuf sbuf;
 46     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
 47     sbuf.sem_op = 1;  /*V操作*/
 48     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
 49 
 50     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
 51     {
 52         perror("V operation Error");
 53         return -1;
 54     }
 55     return 0;
 56 }
 57 
 58 
 59 int main()
 60 {
 61     key_t key;
 62     int shmid, semid, msqid;
 63     char *shm;
 64     struct msg_form msg;
 65     int flag = 1; /*while循环条件*/
 66 
 67     // 获取key值
 68     if((key = ftok(".", 'z')) <p>注意：当<code>scanf()</code>输入字符或字符串时，缓冲区中遗留下了<code>\n</code>，所以每次输入操作后都需要清空标准输入的缓冲区。但是由于 gcc 编译器不支持<code>fflush(stdin)</code>（它只是标准C的扩展），所以我们使用了替代方案：</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">1 while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);

五种通讯方式总结

1.管道：速度慢，容量有限，只有父子进程能通讯

2.FIFO：任何进程间都能通讯，但速度慢

3.消息队列：容量受到系统限制，且要注意第一次读的时候，要考虑上一次没有读完数据的问题

4.信号量：不能传递复杂消息，只能用来同步

5.共享内存区：能够很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一个进程在写的时候，另一个进程要注意读写的问题，相当于线程中的线程安全，当然，共享内存区同样可以用作线程间通讯，不过没这个必要，线程间本来就已经共享了同一进程内的一块内存

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