IPC结合实现进程间通信实例
下面将使用【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：服务端接收信息
#include <sys/ipc.h> // 包含进程间通信相关的头文件
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
// 定义消息队列中的消息结构
struct msgbuf {
long mtype; // 消息类型
char mtext; // 消息文本
};
// 定义信号量联合体，用于semctl函数
union semun {
int val; // 用于SETVAL命令
struct semid_ds *buf; // 用于IPC_STAT和IPC_SET命令
};
// 删除IPC资源的函数
void delet_IPC(int msgid, char *shm, int shmid, int semid) {
shmdt(shm);// 断开共享内存
// 删除共享内存
if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1){
perror("Failed to delete shared memory");
}
// 删除消息队列
if (msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL) == -1){
perror("Failed to delete message queue");
}
// 删除信号量集
if (semctl(semid, 0, IPC_RMID) == -1){
perror("Failed to delete semaphore");
}
}
// P操作：等待信号量
void p_handler(int semid) {
struct sembuf set;
set.sem_num = 0;
set.sem_op = -1; // 执行P操作
set.sem_flg = SEM_UNDO;
semop(semid, &set, 1);
}
// V操作：释放信号量
void v_handler(int semid) {
struct sembuf set;
set.sem_num = 0;
set.sem_op = 1; // 执行V操作
set.sem_flg = SEM_UNDO;
semop(semid, &set, 1);
}
int main() {
key_t key; // 用于ftok的键
char *shm; // 共享内存的指针
int flag = 1; // 控制循环的标记
int msgid, shmid, semid; // 消息队列、共享内存和信号量的ID
struct msgbuf rcvmsg; // 定义接收消息的缓冲区
union semun initsem; // 定义信号量的初始化联合体
// 获取或创建key
if ((key = ftok(".", 'a')) == -1){
perror("ftok failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 创建或获取消息队列
if ((msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666)) == -1) {
perror("msgget failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 创建或获取共享内存
if ((shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT | 0666)) == -1) {
perror("shmget failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 挂载共享内存
if ((shm = (char *)shmat(shmid, 0, 0)) == (void *)(-1)) {
perror("shmat failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 创建或获取信号量集
if ((semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666)) == -1) {
perror("semget failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 初始化信号量的值为1
initsem.val = 1;
if (semctl(semid, 0, SETVAL, initsem) == -1) {
perror("semctl SETVAL failed");
}
while (flag) {
// 接收消息
msgrcv(msgid, &rcvmsg, sizeof(struct msgbuf), 888, 0);
// 根据消息内容执行不同的操作
switch (rcvmsg.mtext) {
case 'r': // 读操作
printf("read: ");
p_handler(semid); // 执行P操作
printf("%s\n", shm); // 打印共享内存中的内容
v_handler(semid); // 执行V操作
break;
case 'q': // 退出操作
printf("quit\n");
// 删除所有IPC资源
delet_IPC(msgid, shm, shmid, semid);
flag = 0; // 设置退出标志
break;
}
}
return 0;
}
client.c客户端发送消息
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
struct msgbuf {
long mtype; // 消息类型
char mtext; // 消息文本
};
// P操作：等待信号量，直到信号量的值大于0，然后将其减1
void p_handler(int semid) {
struct sembuf set;
set.sem_num = 0;
set.sem_op = -1;
set.sem_flg = SEM_UNDO;
semop(semid, &set, 1);
}
// V操作：释放信号量，将其值加1，并可能唤醒等待该信号量的其他进程
void v_handler(int semid) {
struct sembuf set;
set.sem_num = 0;
set.sem_op = 1;
set.sem_flg = SEM_UNDO;
if (semop(semid, &set, 1) == -1){
perror("V operation failed");
}
}
int main() {
key_t key;
char *shm;
char str[128];
int flag = 1;
int msgid, shmid, semid;
struct msgbuf readmsg;
// 创建或获取IPC的键
if ((key = ftok(".", 'a')) < 0){
perror("ftok failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 获取消息队列ID
if ((msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT)) == -1){
perror("msgget failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 获取共享内存ID
if ((shmid = shmget(key, 1024, 0666 | IPC_CREAT)) == -1){
perror("shmget failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 将共享内存附加到当前进程的地址空间
shm = (char *)shmat(shmid, 0, 0);
if (shm == (char *)(-1)){
perror("shmat failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 获取信号量ID
if ((semid = semget(key, 0, 0666 | IPC_CREAT)) == -1){
perror("semget failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 打印菜单
printf("---------------------------------------\n");
printf("-- IPC --\n");
printf("-- input w :write data send client --\n");
printf("-- input q :quit procedure --\n");
printf("---------------------------------------\n");
// 主循环
while (flag) {
char c;
printf("input:");
scanf("%c", &c); // 读取用户输入
switch (c) {
// 写操作
case 'w':
getchar(); // 消耗掉scanf后的换行符
p_handler(semid); // 执行P操作
memset(str, 0, sizeof(str)); // 清空字符串
printf("write:\n");
// 读取用户输入的字符串
fgets(str, sizeof(str), stdin); // 使用fgets代替gets以避免缓冲区溢出
strcpy(shm, str); // 将用户输入的字符串复制到共享内存
v_handler(semid); // 执行V操作
// 发送消息给读者，告知有新数据写入共享内存
readmsg.mtype = 888;
readmsg.mtext = 'r';
msgsnd(msgid, &readmsg, sizeof(struct msgbuf), 0);
break;
// 退出操作
case 'q':
printf("quit\n");
// 清除输入缓冲区直到遇到换行符或文件结束符
while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);
// 发送退出消息
readmsg.mtype = 888;
readmsg.mtext = 'q';
msgsnd(msgid, &readmsg, sizeof(struct msgbuf), 0);
flag = 0; // 设置退出标志
break;
// 输入错误处理
default:
printf("%c input error\n", c);
// 清除输入缓冲区
while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);
break;
}
}
return 0;
}
运行结果：左侧为服务端，接收来自客户端的消息，右侧为客户端，发送指令然后传递消息。
参考文章：【Linux编程】进程间通信（IPC）
