Linux高级编程：进程间的通信（二）、IPC

news2024/9/22 23:33:30

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共7种方式：

古老的进程间通信方式：

        管道：

                无名管道

                有名管道

        信号

系统V IPC进程对象

        共享内存

        消息队列

        信号量集

socket通信  //网络

-------------------------

无名管道

        pipe（）

特点：

        用于亲缘关系进程间

     （继承相关的文件描述符 -- 对应实际同一个管道）

管道的特点：

        1.形成的数据流

        2.FIFO（first in first out ） // -- 数据结构的特点 -- 队列（排队）

           FIFO （first in last out）//  栈的特点

        3.管道中的的数据，读取之后，就没有了

管道读写规则：

        a.读端存在，写管道

        b.独断不存在，写管道 --- 股电脑破裂  SIGPIPE 信号 --- 进程收到这信号后会被结束掉

        c.写段存在，读管道 --- 没数据，读操作阻塞

        d.写端变速存在，读管道 -- 没数据，读操作不阻塞， 立即返回  返回0 表示没数据

有名管道:

创建

        mkfifo // 在系统中创建了一个 管道文件的名字

                   // 不同的进程（毫无亲缘关系的进程）可以通过该名字  最终操作到同一个管道进而实现通信

------------------------------------------

信号通信：

 

异步、同步：

用户自定义操作：

signal   

       #include <signal.h>

       typedef void (*sighandler_t)(int);

                        // ===》void (*xx)(int); == void fun(int);
                           ===》xx是 void fun(int) 类型函数的函数指针
                           ===》typedef void(*xx)(int)   sighandler_t;

       sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

        功能：

                用于向操作系统注册信号处理函数，以便在特定信号发生时执行相应的操作。

        参数：

                 @signum 是信号编号，它是一个整数，用于指定要处理的信号。

       @handler是一个函数指针，它指向的信号处理函数将在接收到 signum 指定的信号时被                                   调用。       

  • 当handler为SIG_IGN时，表示忽略此信号（需要注意的是，SIGKILL和SIGSTOP信号不能被忽略）。
  • 当handler为SIG_DFL时，表示接到此信号后的动作是系统默认动作。
  • 当handler是一个函数地址时，表示当接收到对应编号的signo信号时，执行该函数。

        返回值：

       signal函数的返回值也是一个 sighandler_t 类型的函数指针，它指向之前注册        在 signum 上的信号处理函数。如果注册失败，signal 函数将返回 SIG_ERR。

                

练习：

1、自定义处理信号10和12

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>

void handler_10_12(int sno)
{
	printf("recieve %d\n",sno);
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	if(signal(SIGUSR1,handler_10_12) == SIG_ERR)
	{
		perror("signal fail");
		return -1;
	}
	if(signal(SIGUSR2,handler_10_12) == SIG_ERR)
	{
		perror("signal fail");
		return -1;
	}
	while(1)
	{
		printf("hello\n");
		sleep(1);
	}

	return 0;
}

2、通过信号处理的方式，回收僵尸态子进程   // 异步处理收尸，不阻碍父进程的操作

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/wait.h>

void do_wait(int sno)
{
	wait(0);
	printf("child wait\n");
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	if(signal(SIGCHLD,do_wait) == SIG_ERR)
	{
		perror("signal fail");
		return -1;
	}

	pid_t pid = fork();
	if(pid < 0)
	{
		perror("fork fail");
		return -1;
	}
	if(pid > 0)
	{
		int i = 0;
		while(1)
		{
			printf("father = %d\n",i++);
			sleep(1);
		}
	}
	if(pid == 0)
	{
		int i = 0;
		while(1)
		{
			printf("child = %d\n",i++);
			sleep(1);
		}
	}

	return 0;
}

3、

函数： alarm（）；  计数  括号内写秒数，到时发送SIGALRM信号  则说明超时1次。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

int count;

void handler(int signo)
{
	printf("---signal---%d\n",++count);;
	if(count == 3)
	{
		printf("---timeout---\n");
		exit(0);
	}
	alarm(3);
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	alarm(3);
	char buf[1024] = {0};
	signal(SIGALRM,handler);
	while(1)
	{
		fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
		count = 0;
		alarm(3);
	}

	return 0;
}

kill   

      #include <sys/types.h>
      #include <signal.h>

      int   kill(pid_t pid, int sig);
            功能：通过该函数可以给pid进程发送信号为sig的系统信号。
            参数：   @pid 要接收信号的进程pid
                          @sig 当前程序要发送的信号编号 《=== kill  -l
            返回值： 成功 0
                            失败  -1；

raise

        int raise(int sig)<==> kill(getpid(),int sig);  
            功能：给进程自己发送sig信号

pause

        int pause(void);
            功能：
                 进程暂停，不再继续执行，除非收到其他信号。

IPC对象:


(*)共享内存 //进程间效率最高的通信方式

shm，sem，msg

    system v ：  共享内存  信号量集

    IPC对象操作通用框架：
    0x  ftok
    key值 ==> 申请 ==》读写 ==》关闭 ==》卸载

    
    key值    // 
    申请  -- xxxget  //key <--> ipc对象 
    读写 
    关闭 
    卸载

key值：===》唯一键值
创建方式有三种：

1、IPC_PRIVATE 固定的私有键值，其值等于 0x0
        一般用于有亲缘关系的进程间使用。

2、ftok()创建临时键值。


            #include <sys/types.h>
            #include <sys/ipc.h>
            key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
                    功能：通过该函数可以将pathname指定的路径用来以
                               proj_id生成唯一的临时键值。
                    参数：@pathname 路径+名称===》任意文件，只要不会
                               被删除重建即可。
                               @proj_id  整形的数字，一般用ASCII码的单字符
                                表示与参数1的运算。

                    返回值：成功 返回唯一键值
                                  失败  -1；

申请：

1、申请对象：shmget()
            

            #include <sys/ipc.h>
            #include <sys/shm.h>
                        ps aux|grep a.out
                        shared memory get         IPC_CREAT|0666
            int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
                    功能：
                          使用唯一键值key向内核提出共享内存使用申请
                    参数：

                          @key   唯一键值
                          @size  要申请的共享内存大小
                          @shmflg 申请的共享内存访问权限，八进制表示
                                  如果是第一个申请，则用IPC_CREAT
                                  如果要检测是否存在，用IPC_EXCL
                    返回值：
                            成功 返回共享内存id，一般用shmid表示
                            失败  -1；

2、映射对象：shmat()
    

        void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
            功能：将指定shmid对应的共享内存映射到本地内存。
            参数：

                     @shmid 要映射的本地内存
                     @shmaddr 本地可用的地址，如果不确定则用NULL，表示
                                由系统自动分配。
                     @shmflg  
                                   0         ,  表示读写
                                   SHM_RDONLY, 只读
            返回值：
                         成功 返回映射的地址，一般等于shmaddr
                         失败 (void*)-1

3、删除对象：shmctl
    

        int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
            功能：
                       修改共享内存属性，也可以删除指定的共享内存对象。
            参数：@shmid 要删除的共享内存对象
                       @cmd 
                       @IPC_RMID 删除对象的宏
                       @buff  NULL 表示只删除对象。
            返回值：成功 0
                           失败 -1

练习：

// a
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include <signal.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	key_t key = ftok("/",'A');
	if (key < 0)
	{
		perror("ftok fail");
		return -1;
	}
	
	int shmid = shmget(key,1024,IPC_CREAT|0666);
	if(shmid < 0)
	{
		perror("shmget fail");
		return -1;
	}

	void *p = shmat(shmid,NULL,0);
	if(p == (void *)-1)
	{
		perror("shmat fail");
		return -1;
	}
	
	pid_t *pid = p;
	pid_t pid_b = *pid;
	printf("pid_b = %d\n",pid_b);
	while(1)
	{
		fgets(p,1024,stdin);
		kill(pid_b,10);
		printf("p = %s\n",(char *)p);
		if(strncmp((char *)p,"quit",4) == 0)
		{
			break;
		}
	}

	return 0;
}


//b
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>

void handler(int signo)
{
	
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	key_t key = ftok("/",'A');
	if (key < 0)
	{
		perror("ftok fail");
		return -1;
	}
	
	int shmid = shmget(key,1024,IPC_CREAT|0666);
	if(shmid < 0)
	{
		perror("shmget fail");
		return -1;
	}

	void *p = shmat(shmid,NULL,0);
	pid_t *pid = p;
	*pid = getpid();
	printf("pid = %d\n",*pid);
	if(p == (void *)-1)
	{
		perror("shmat fail");
		return -1;
	}

	signal(SIGUSR1,handler);
	while(1)
	{	
		pause();
		printf("p = %s\n",(char *)p);
		if(strncmp((char *)p,"quit",4) == 0)
		{
			break;
		}

	}

	return 0;
}

消息队列 

信号量集

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