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Linux C（32）
进程间的通信方式：
&&&1.管道（pipe）及有名管道（named pipe）：
&&&&管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
& &&有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
& &&<span style="color:#.信号（signal）：
&&&&&信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
&&&3.消息队列（message queue）：
&&&&消息队列是消息的链接表，它克服了上两种通信方式中信号量有限的缺点，具有写权限得进程可以按照一定得规则向消息队列中添加新信息；对消息队列有读权限得进程则可以从消息队列中读取信息。
& &其基本思想是:根据”生产者-消费者”原理,利用内存中公用消息缓冲区实现进程之间的信息交换. &
& &内存中开辟了若干消息缓冲区,用以存放消息.每当一个进程向另一个进程发送消息时,便申请一个消息缓冲区,并把已准备好的消息送到缓冲区,然后把该消息缓冲区插入到接收进程的消息队列中,最后通知接收进程.接收进程收到发送里程发来的通知后,从本进程的消息队列中摘下一消息缓冲区,取出所需的信息,然后把消息缓冲区不定期给系统.系统负责管理公用消息缓冲区以及消息的传递. &
& &一个进程可以给若干个进程发送消息,反之,一个进程可以接收不同进程发来的消息.显然,进程中关于消息队列的操作是临界区.当发送进程正往接收进程的消息队列中添加一条消息时,接收进程不能同时从该消息队列中到出消息:反之也一样. &
&&&4.共享内存（shared memory）：
&&&&&可以说这是最有用的进程间通信方式。它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据得更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等。
&&&&这种通信模式需要解决两个问题：第一个问题是怎样提供共享内存；第二个是公共内存的互斥关系则是程序开发人员的责任。
&&&5.信号量（semaphore）：
&&&&&主要作为进程之间及同一种进程的不同线程之间得同步和互斥手段。
&&&6.套接字（socket）；
&&&&&套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。
& &&1&管道&
　　它包括无名管道和有名管道两种，前者用于父进程和子进程间的通信，后者用于运行于同一台机器上的任意两个进程间的通信。&
　　1.1&无名管道由pipe（）函数创建：&
#include &unistd.h&
int pipe(int filedis[2])；//参数filedis返回两个文件描述符：filedes[0]为读而打开，filedes[1]为写而打开。filedes[1]的输出是filedes[0]的输入。
//下面的例子示范了如何在父进程和子进程间实现通信。&#define INPUT 0 #define OUTPUT 1 void main()&{ &&&&int file_descriptors[2];
&&&&/*定义子进程号 */ &&&&pid_t pid; &&&&char buf[256]; &&&&int returned_count;
&&&&/*创建无名管道*/ &&&&pipe(file_descriptors);
&&&&/*创建子进程*/ &&&&if((pid = fork()) == -1) { &&&&&&&&printf(&Error in fork\n&); &&&&&&&&exit(1); &&&&}
&&&&/*执行子进程*/ &&&&if(pid == 0) { &&&&&&&&printf(&in the spawned (child) process...\n&);
&&&&&&&&/*子进程向父进程写数据，关闭管道的读端*/ &&&&&&&&close(file_descriptors[INPUT]); &&&&&&&&write(file_descriptors[OUTPUT], &test data&, strlen(&test data&)); &&&&&&&&exit(0); &&&&}else{
&&&&&&&&/*执行父进程*/ &&&&&&&&printf(&in the spawning (parent) process...\n&);
&&&&&&&&/*父进程从管道读取子进程写的数据，关闭管道的写端*/ &&&&&&&&close(file_descriptors[OUTPUT]); &&&&&&&&returned_count = read(file_descriptors[INPUT], buf, sizeof(buf)); &&&&&&&&printf(&%d bytes of data received from spawned process: %s\n&, &&&&&&&&returned_count, buf); &&&&} }
& &&& &&1.2&有名管道可由两种方式创建
　　　方式一：mkfifo(&myfifo&,&rw&);&
　　　方式二：mknod myfifo p&
　　&生成了有名管道后，就可以使用一般的文件I/O函数如open、close、read、write等来对它进行操作。
/* 进程一：读有名管道*/ #include &stdio.h& #include &unistd.h&
void main()&{ &&&&FILE * in_file; &&&&int count = 1; &&&&char buf[80];
&&&&in_file = fopen(&mypipe&, &r&); &&&&if (in_file == NULL) { &&&&&&&&printf(&Error in fdopen.\n&); &&&&&&&&exit(1); &&&&}
&&&&while ((count = fread(buf, 1, 80, in_file)) & 0) &&&&&&&&printf(&received from pipe: %s\n&, buf);
&&&&fclose(in_file); }
/* 进程二：写有名管道*/ #include &stdio.h& #include &unistd.h&
void main()&{ &&&&FILE * out_file; &&&&int count = 1; &&&&char buf[80];
&&&&out_file = fopen(&mypipe&, &w&); &&&&if (out_file == NULL) { &&&&&&&&printf(&Error opening pipe.&); &&&&&&&&exit(1); &&&&}
&&&&sprintf(buf,&this is test data for the named pipe example\n&); &&&&fwrite(buf, 1, 80, out_file);
&&&&fclose(out_file); }
& &&2 消息队列&
　　&消息队列用于运行于同一台机器上的进程间通信，它和管道很相&#20284;，是一个在系统内核中用来保存消息的队列，它在系统内核中是以消息链表的形式出现。消息链表中节点的结构用msg声明。
& &&&&事实上，它是一种正逐渐被淘汰的通信方式，我们可以用流管道或者套接口的方式来取代它，所以，我们对此方式也不再解释，也建议读者忽略这种方式。&
　<span style="font-family:楷体; color:# 共享内存&
　 　&共享内存是运行在同一台机器上的进程间通信最快的方式，因为数据不需要在不同的进程间复制。通常由一个进程创建一块共享内存区，其余进程对这块内存区进行
& &&& &得到共享内存有两种方式：映射/dev/mem设备和内存映像文件。前一种方式不给系统带来额外的开销，但在现实中并不常用，因为它控制存取的将是
实际的物理内存，
　　 首先要用的函数是shmget，它获得一个共享存储标识符。&
　　　　&#include &sys/types.h&&
　　　　&#include &sys/ipc.h&&
　　　　 #include &sys/shm.h&&
& &&& &&& &&& &&&&int
shmget(key_t key, int size, int flag);&
　 　&这个函数有点类&#20284;大家熟悉的malloc函数，系统按照请求分配size大小的内存用作共享内存。　&
& &&&&&&&当共享内存创建后，其余进程可以调用shmat（）将其连接到自身的地址空间中。&
& &&　　&void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);&
　& &&shmid为shmget函数返回的共享存储标识符，addr和flag参数决定了以什么方式来确定连接的地址，函数的返回&#20540;即是该进程数据段所连接的实际地址，进程可以对此进程进行读写操作。&
　&& &&使用共享存储来实现进程间通信的注意点是对数据存取的同步，必须确保当一个进程去读取数据时，它所想要的数据已经写好了。通常，信号量被要来实现对共享存
储数据存取的同步，另外，可以通过使用shmctl函数设置共享存储内存的某些标志位如SHM_LOCK、SHM_UNLOCK等来实现。&
　　&4 信号量&
　　&信号量又称为信号灯，它是用来协调不同进程间的数据对象的，而最主要的应用是前一节的共享内存方式的进程间通信。本质上，信号量是一个计数器，它用来记录对某个资源（如共享内存）的存取状况。一般说来，为了获得共享资源，进程需要执行下列操作：&
　　 （1） 测试控制该资源的信号量。&
　　 （2） 若此信号量的&#20540;为正，则允许进行使用该资源。进程将信号量减1。&
　　 （3） 若此信号量为0，则该资源目前不可用，进程进入睡眠状态，直至信号量&#20540;大于0，进程被唤醒，转入步骤（1）。&
　　 （4） 当进程不再使用一个信号量控制的资源时，信号量&#20540;加1。如果此时有进程正在睡眠等待此信号量，则唤醒此进程。&
#include &sys/types.h& #include &sys/ipc.h& #include &sys/sem.h&
int semget(key_t key, int nsems, int flag); struct sem {
short sempid;/* pid of last operaton */
ushort semval;/* current value */
ushort semncnt;/* num procs awaiting increase in semval */
ushort semzcnt;/* num procs awaiting semval = 0 */}　　
　 && &&key是前面讲过的IPC结构的关键字，flag将来决定是创建新的信号量集合，还是引用一个现有的信号量集合。nsems是该集合中的信号量数。如果是创建新
集合（一般在服务器中），则必须指定nsems；如果是引用一个现有的信号量集合（一般在客户机中）则将nsems指定为0。&
　　 semctl函数用来对信号量进行操作。&
　　 int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);&
　　 不同的操作是通过cmd参数来实现的，在头文件sem.h中定义了7种不同的操作，实际编程时可以参照使用。&
& &&& &&&semop函数自动执行信号量集合上的操作数组。&
　　 int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops);&
　　 semoparray是一个指针，它指向一个信号量操作数组。nops规定该数组中操作的数量。
#include &stdio.h& #include &sys/types.h& #include &sys/sem.h& #include &sys/ipc.h& void main()&{ &&&&key_t unique_key; /* 定义一个IPC关键字*/ &&&&int id; &&&&struct sembuf lock_it; &&&&union semun options; &&&&int i; &&&&unique_key = ftok(&.&, 'a'); /* 生成关键字，字符'a'是一个随机种子*/ &&&&&&&&/* 创建一个新的信号量集合*/ &&&&id = semget(unique_key, 1, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666); &&&&printf(&semaphore id=%d\n&, id); &&&&options.val = 1; /*设置变量&#20540;*/ &&&&semctl(id, 0, SETVAL, options); /*设置索引0的信号量*/ &&&&/*打印出信号量的&#20540;*/ &&&&i = semctl(id, 0, GETVAL, 0); &&&&printf(&value of semaphore at index 0 is %d\n&, i); &&&&/*下面重新设置信号量*/ &&&&lock_it.sem_num = 0; /*设置哪个信号量*/ &&&&lock_it.sem_op = -1; /*定义操作*/ &&&&lock_it.sem_flg = IPC_NOWAIT; /*操作方式*/
&&&&if (semop(id, &lock_it, 1) == -1) { &&&&&&&&printf(&can not lock semaphore.\n&); &&&&&&&&exit(1); &&&&} &&&&i = semctl(id, 0, GETVAL, 0); &&&&printf(&value of semaphore at index 0 is %d\n&, i); &&&&/*清除信号量*/ &&&&semctl(id, 0, IPC_RMID, 0); }
& & & & &可以使用系统调用semget()创建一个新的信号量集，或者存取一个已经存在的信号量集：
& & & & & & intsemget(key_t key,int nsems,int semflg);
& & &下面是一个打开和创建信号量集的程序：
intopen_semaphore_set(key_t keyval,int numsems){&&&&intsid;
&&&&if(!numsems)&&&&&&&&return(-1);
&&&&if((sid=semget(mykey,numsems,IPC_CREAT|0660))==-1)&&&&{&&&&&&&&return(-1);&&&&}
&&&&return(sid);}
& &&&&&&系统调用：semop();
& &&& &&调用原型：int semop(int semid,struct sembuf*sops,unsign ednsops);
& &&& &&返回&#20540;：0，如果成功。-1，如果失败：errno=E2BIG(nsops大于最大的ops数目)
系统调用：semctl();
原型：int semctl(int semid,int semnum,int cmd,union semunarg);
返回&#20540;：如果成功，则为一个正数。如果失败，则为-1：errno=EACCESS(权限不够)
参考知识库
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白手起家, 积分 22, 距离下一级还需 178 积分
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楼主小白，请教下各位前辈：
就我理解，linux下进程都有自己独立的地址空间等各项资源。在整个系统里就看上去是独立的执行程序，那么，这时候进程间通信时为何呢？
同时，由于各自独立的系统资源（地址空间），那么进程间通信怎么进行呢。
没有搞明白，麻烦各位指点一下。
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稍有积蓄, 积分 236, 距离下一级还需 264 积分
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没有共享的，就在内核里面给他们搞一个共享的内存块咯。
然后进程访问的时候，从这个共享的地方复制到进程的私有空间去。
丰衣足食, 积分 677, 距离下一级还需 323 积分
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通过系统调用私通
家境小康, 积分 1257, 距离下一级还需 743 积分
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这种时候你要站的更高一些，不要把自己想象成一个普通的进程，而是要想象成一个操作系统。从安全易用的角度，你需要为你的用户（应用程序）设计一套完备的虚拟环境，这就是所谓的“独立”。而他们之间也有相互通讯的需求，所以，你还要考虑为他们设计一套通讯机制。这个不是能不能的问题，而是要不要的问题。有需求就必须要实现，仅此而已。)
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