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Linux应用软件编程（多任务：进程间通信)

news 来源：原创 2025/8/12 14:05:40

一.进程间通信
同一主机下：
（1）无名管道：pipe （2）有名管道：fifo （3）信号：异步通知机制
（4）共享内存：效率最高（5）消息队列 (6）信号量集（信号灯）：进程间同步
不同主机下：网络套接字

二.管道(用于同步通信)
无名管道：用于同一主机下，具有亲缘关系的父子进程间通信。
有名管道：用于同一主机下，任意进程间通信。

（1）无名管道

1. 创建一个无名管道并打开
int pipe(int pipefd[2]);
功能：
参数：
pipefd：
pipefd[0] : 管道的读端
pipefd[1] : 管道的写端
返回值：
成功：0；
失败：-1
2. 读管道：read 3. 写管道： write 4. 关闭管道： close

5.void *memset(void *s, int c, size_t n); 将内存清成指定字节

无名管道的特性：

1. 默认64K大小

2. 管道存储数据时，按照FIFO（队列）的方式存储。

3. 写阻塞：管道读写端都存在时，向管道中写入数据，当管道满时，发生写阻塞。
读阻塞：管道读写端都存在时，从管道中读数据，如果管道中有数据，read返回实际读到的字节数；（如果管道中无数据，read发生读阻塞)

读到0：管道的写端关闭，只保留读端，从管道读数据，若有数据，则读到数据，
若无数据，则read返回0，不阻塞。
管道破裂：管道的读端关闭，只保留写端，向管道中写入数据，发生管道破裂（异常）

（2）有名管道

1. 创建管道文件
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
2. 打开管道文件： open (读端和写端必须同时打开)
3. 读写管道文件： write/read
4. 关闭管道文件：close
5. 删除管道文件： remove

三.信号（进程间的异步通知（通信）机制软中断）

1. 信号类型(用kill -l查看 )

常见信号类型：

   2） SIGINT:ctrl + c
   让一个进程被打断
   3） SIGQUIT:ctrl + \
       让一个进程结束
   9） SIGKILL:
       强制让一个进程结束
   11）SIGSEGV:
       让一个进程结束(段错误)
   13）SIGPIPE:
       让一个进程结束(管道破裂)
   14）SIGALRM:
       让一个进程结束(定时时间到达)
   17）SIGCHLD:
       子进程结束时发送给父进程
   18）SIGCONT:
       让停止态的进程继续执行
   19）SIGSTOP:
       让运行态的进程进入停止态（暂停）强制停止
   20）SIGTSTP:
       ctrl + z 让进程进入暂停态，后台进程
       来自终端的停止信号

用户自定义信号：SIGUSR1 SIGUSR2

管理员信号：无法被捕获和忽略（ 9 SIGKILL 19 SIGSTOP ）

2. 接收信号

1. 忽略：不处理
2 .捕获：按照用户自定义方式处理
3. 缺省：按照信号默认方式处（若不注册）

（1）注册信号处理函数
typedef void (*sighandler_t)(int);

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
功能：信号的接收方，注册一个信号处理函数
参数：
signum：注册的信号的编号
handler：
SIG_IGN : 以忽略方式处理
SIG_DFL: 以缺省方式处理
函数的地址：以捕获方式处理
返回值：
失败：SIG_ERR
3. 发送信号：
int kill(pid_t pid, int sig);
功能：给指定进程发送信号
参数：
pid：进程pid号
sig：发送的信号编号

int pause(void);
功能：挂起当前进程（S：可中断睡眠状态）

可以通过发送信号的方式，唤醒pause挂起的进程，信号必须被捕获。

unsigned int alarm(unsigned int seconds);
功能:
间隔seconds秒后给调用进程发送一个SIGALRM信号

四.共享内存

内存映射：避免数据的反复读写拷贝，提高了效率。

0.获取一个IPC的key值

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

功能：获取IPC的key值

参数：

pathname:路径 proj_id:项目ID

返回值：成功：key 失败：-1

1.创建共享内存

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

功能：根据key值创建共享内存

参数：

key:IPC的key值

size：共享内存大小（向上取整到页大小的整数倍）（PAGE-SIZE 4096）

shmflag:对对象内存的操作

IPC_CREAT | 0664 （创建）

返回值：成功：共享内存的ID 失败：-1

2.建立共享内存和用户空间的映射关系

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
功能：建立内存映射

参数：

shmid:共享内存的id

shmaddr：映射的用户首地址

NULL：让操作系统自己寻找用户空间，返回空间首地址

shmflg：!SHM_RDONLY（可读可写）

返回值：成功：映射的用户空间首地址失败：NULL

3.写数据

4.读数据

5.解除映射关系

int shmdt(const void *shmaddr);
功能：解除用户映射关系，释放空间

6.删除共享内存

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

功能：控制共享内存

参数：

shmid：共享内存id

cmd：IPC_RMID ：删除

buf：删除不需要使用（NULL）

五.消息队列

1.获取IPC通信的key值

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

功能：获取IPC的key值

参数：

pathname:路径 proj_id:项目ID

返回值：成功：key 失败：-1

2.创建消息队列

int msgget(key_t key, int msgflg);

功能：根据key值创建一个消息队列

参数：

key:IPC的key值

msgflg:标志位 IPC_CREAT|0664

返回值：成功：消息队列的id号失败：-1

3.发送消息

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

功能：向消息队列中发送信息

参数：

msqid：消息队列的id

msgp：要发送的消息的结构体首地址

struct msgbuf {
long mtype; /* message type, must be > 0 */
char mtext[1]; /* message data */
};

msgsz：消息体中正文内容大小

msgflg:标志位：默认0

返回值：成功：0 失败：-1

4.接受消息

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,
int msgflg);

功能：从消息队列中接受信息

参数：

msqid：消息队列的id

msgp：存放接收到的消息的结构体首地址

msgsz：接收的消息体中正文内容大小

msgtyp：消息的类型

返回值：成功：实际读到的正文的字节数失败：-1
5.删除消息队列

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

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