進(jìn)程間的五種通信方式介紹

進(jìn)程間通信（IPC，InterProcess Communication）是指在不同進(jìn)程之間傳播或交換信息。IPC的方式通常有管道（包括無名管道和命名管道）、消息隊列、信號量、共享內(nèi)存、Socket（套接字）等。其中 Socket和支持不同主機(jī)上的兩個進(jìn)程IPC。

一、管道

管道，通常指無名管道，是 UNIX 系統(tǒng)IPC最古老的形式。

1、特點：

1. 它是半雙工的（即數(shù)據(jù)只能在一個方向上流動），具有固定的讀端和寫端。

2. 它只能用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程之間的通信（也是父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間）。

3. 它可以看成是一種特殊的文件，對于它的讀寫也可以使用普通的read、write 等函數(shù)。但是它不是普通的文件，并不屬于其他任何文件系統(tǒng)，并且只存在于內(nèi)存中。

2、原型：

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

當(dāng)一個管道建立時，它會創(chuàng)建兩個文件描述符：fd[0]為讀而打開，fd[1]為寫而打開。如下圖：

?

要關(guān)閉管道只需將這兩個文件描述符關(guān)閉即可。

3、For Example

單個進(jìn)程中的管道幾乎沒有任何用處。所以，通常調(diào)用 pipe 的進(jìn)程接著調(diào)用 fork，這樣就創(chuàng)建了父進(jìn)程與子進(jìn)程之間的 IPC 通道。如下圖所示：

若要數(shù)據(jù)流從父進(jìn)程流向子進(jìn)程，則關(guān)閉父進(jìn)程的讀端（fd[0]）與子進(jìn)程的寫端（fd[1]）；反之，則可以使數(shù)據(jù)流從子進(jìn)程流向父進(jìn)程。???????

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){    int fd[2]; // 兩個文件描述符    pid_t pid;    char buff[20];    if (pipe(fd) < 0)    {        printf("Create Pipe Error!\n");    }    if ((pid = fork()) < 0) // 創(chuàng)建子進(jìn)程    {        printf("Fork Error!\n");    }    else if (pid > 0) // 父進(jìn)程    {        close(fd[0]); // 關(guān)閉讀端        write(fd[1], "Hello World\n", 12);    }    else    {        close(fd[1]); // 關(guān)閉寫端        read(fd[0], buff, 20);        printf ("%s", buff);    }    return 0;}

相關(guān)視頻推薦

初識linux內(nèi)核，進(jìn)程通信還能這么玩

linux內(nèi)核，進(jìn)程間通信組件的實現(xiàn)

2023年最新技術(shù)圖譜，c++后端的8個技術(shù)維度，助力你快速成為大牛

免費學(xué)習(xí)地址：c/c++ linux服務(wù)器開發(fā)/后臺架構(gòu)師

需要C/C++ Linux服務(wù)器架構(gòu)師學(xué)習(xí)資料加qun812855908獲取（資料包括C/C++，Linux，golang技術(shù)，Nginx，ZeroMQ，MySQL，Redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒體，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，協(xié)程，DPDK，ffmpeg等），免費分享

二、FIFO

FIFO，也稱為命名管道，是一種文件類型。

1、特點

1. FIFO可以在無關(guān)的進(jìn)程之間交換數(shù)據(jù)，與無名管道不同。

2. FIFO有路徑名與之相關(guān)聯(lián)，它以一種特殊設(shè)備文件形式存在于文件系統(tǒng)中。

2、原型???????

#include <stdio.h>// 返回值：成功返回0， 出錯返回-1int mkfifo(const char* pathname, mode_t mode);

其中的 mode 參數(shù)與open函數(shù)中的 mode 相同。一旦創(chuàng)建了一個 FIFO，就可以用一般的文件I/O函數(shù)操作它。

當(dāng) open 一個FIFO時，是否設(shè)置非阻塞標(biāo)志（O_NONBLOCK）的區(qū)別：

• 若沒有指定O_NONBLOCK（默認(rèn)），只讀 open 要阻塞到某個其他進(jìn)程為寫而打開此 FIFO。類似的，只寫 open 要阻塞到某個其他進(jìn)程為讀而打開它。

• 若指定了O_NONBLOCK，則只讀 open 立即返回。而只寫 open 將出錯返回 -1 如果沒有進(jìn)程已經(jīng)為讀而打開該 FIFO，其errno置ENXIO。

3、For Example

FIFO的通信方式類似于在進(jìn)程中使用文件來傳輸數(shù)據(jù)，只不過FIFO類型文件同時具有管道的特性。在數(shù)據(jù)讀出時，FIFO管道中同時清除數(shù)據(jù)，并且“先進(jìn)先出”。下面的例子演示了使用 FIFO 進(jìn)行 IPC 的過程：

write_fifo.c???????

#include<stdio.h>#include<stdlib.h> // exit#include<fcntl.h> // O_WRONLY#include<sys/stat.h>#include<time.h> // timeint main(){    int fd;    int n, i;    char buf[1024];    time_t tp;    printf("I am %d process.\n", getpid()); // 說明進(jìn)程ID    if((fd = open("fifo1", O_WRONLY)) < 0) // 以寫打開一個FIFO    {        perror("Open FIFO Failed");        exit(1);    }    for(i=0; i<10; ++i)    {        time(&tp); // 取系統(tǒng)當(dāng)前時間        n=sprintf(buf,"Process %d's time is %s",getpid(),ctime(&tp));        printf("Send message: %s", buf); // 打印        if(write(fd, buf, n+1) < 0) // 寫入到FIFO中        {            perror("Write FIFO Failed");            close(fd);            exit(1);        }        sleep(1); // 休眠1秒    }    close(fd); // 關(guān)閉FIFO文件    return 0;}

read_fifo.c???????

#include <stdio.h>int main(){    int fd;    int len;    char buf[1024];        if (mkfifo("fifo 1", 0666) < 0 && errno != EXIST) // 創(chuàng)建FIFO管道    {        perror ("Create FIFO Failed\n");    }    if ((fd = open("fifo 1", R_ONLY)) < 0) // 以讀方式打開    {        perror ("Open FIFO Failed\n");        exit(1);    }        while ((len == read(buf, buf, 1024)) > 0) // 讀取FIFO管道    {        printf ("Read Message: %s", buf);    }        close(fd);    return 0;}

在兩個終端里用 gcc 分別編譯運(yùn)行上面兩個文件，可以看到輸出結(jié)果如下：

[xq@localhost]$ ./write_fifoI am 7872 processSend message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:23 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:24 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:25 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:26 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:27 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:28 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:29 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:30 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:31 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:32 2023

[xq@localhost]$ ./write_fifoI am 7872 processSend message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:23 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:24 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:25 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:26 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:27 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:28 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:29 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:30 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:31 2023Send message: Process 7872's time is Mon Jan 16 18:00:32 2023

上面的例子可以擴(kuò)展成 客戶端進(jìn)程—服務(wù)端進(jìn)程通信的實例，write_fifo的作用類似于客戶端，可以打開多個客戶端向一個服務(wù)器發(fā)送請求信息，read_fifo類似于服務(wù)器，它適時監(jiān)控著FIFO的讀端，當(dāng)有數(shù)據(jù)時，讀出并進(jìn)行處理，但是有一個關(guān)鍵的問題是，每一個客戶端必須預(yù)先知道服務(wù)器提供的FIFO接口，下圖顯示了這樣的操作：

三、消息隊列

消息隊列，是消息的鏈接表，存放在內(nèi)核中。一個消息隊列由一個標(biāo)識符（即隊列ID）來標(biāo)識。

1、特點

1. 消息隊列是面向記錄的，其中的消息具有特定的格式以及特定的優(yōu)先級。

2. 消息隊列獨立于發(fā)送與接收進(jìn)程。進(jìn)程終止時，消息隊列及其內(nèi)容并不會被刪除。

3. 消息隊列可以實現(xiàn)消息的隨機(jī)查詢,消息不一定要以先進(jìn)先出的次序讀取,也可以按消息的類型讀取。

2、原型

#include <stdio.h>// 創(chuàng)建或打開消息隊列：成功返回隊列ID，失敗返回-1int msgget(key_t key, int flag);// 添加消息：成功返回0，失敗返回-1int msgsnd(int msqid, const void ptr, size_t size, int flag);// 讀取消息：成功返回消息數(shù)據(jù)的長度，失敗返回-1int msgrcv(int msqid, void* ptr, size_t size, long type, int flag);// 控制消息隊列：成功返回0， 失敗返回-1int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds * buf);

在以下兩種情況下，msgget將創(chuàng)建一個新的消息隊列：

• 如果沒有與鍵值key相對應(yīng)的消息隊列，并且flag中包含了IPC_CREAT標(biāo)志位。

• key參數(shù)為IPC_PRIVATE。

函數(shù)msgrcv在讀取消息隊列時，type參數(shù)有下面幾種情況：

• type == 0，返回隊列中的第一個消息；

• type > 0，返回隊列中消息類型為 type 的第一個消息；

• type < 0，返回隊列中消息類型值小于或等于 type 絕對值的消息，如果有多個，則取類型值最小的消息。

可以看出，type值非 0 時用于以非先進(jìn)先出次序讀消息。也可以把 type 看做優(yōu)先級的權(quán)值。（其他的參數(shù)解釋，請自行Google之）

3、For Example

下面寫了一個簡單的使用消息隊列進(jìn)行IPC的例子，服務(wù)端程序一直在等待特定類型的消息，當(dāng)收到該類型的消息以后，發(fā)送另一種特定類型的消息作為反饋，客戶端讀取該反饋并打印出來。

msg_server.c???????

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/stat.h>#include<time.h>// 用于創(chuàng)建一個唯一的key#define MSG_FILE "/etc/passwd"// 消息結(jié)構(gòu)struct msg_form {    long mtype;    char mtext[256];};int main(){    int msqid;    key_t key;    struct msg_form msg;     // 獲取key值   if((key = ftok(MSG_FILE,'z')) < 0)   {       perror("ftok error");       exit(1);    }  // 打印key值    printf("Message Queue - Server key is: %d.\n", key);   // 創(chuàng)建消息隊列    if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)    {       perror("msgget error");       exit(1);    }     // 打印消息隊列ID及進(jìn)程ID    printf("My msqid is: %d.\n", msqid);    printf("My pid is: %d.\n", getpid());    // 循環(huán)讀取消息    for(;;)     {        msgrcv(msqid, &msg, 256, 888, 0);// 返回類型為888的第一個消息        printf("Server: receive msg.mtext is: %s.\n", msg.mtext);        printf("Server: receive msg.mtype is: %d.\n", msg.mtype);        msg.mtype = 999; // 客戶端接收的消息類型        sprintf(msg.mtext, "hello, I'm server %d", getpid());        msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);   }   return 0; }

msg_client.c???????

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/stat.h>#include<time.h>// 用于創(chuàng)建一個唯一的key#define MSG_FILE "/etc/passwd"// 消息結(jié)構(gòu)struct msg_form {    long mtype;    char mtext[256];};int main(){    int msqid;    key_t key;    struct msg_form msg;    // 獲取key值    if ((key = ftok(MSG_FILE, 'z')) < 0)     {        perror("ftok error");        exit(1);    }    // 打印key值    printf("Message Queue - Client key is: %d.\n", key);    // 打開消息隊列    if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)     {        perror("msgget error");        exit(1);    }    // 打印消息隊列ID及進(jìn)程ID    printf("My msqid is: %d.\n", msqid);    printf("My pid is: %d.\n", getpid());    // 添加消息，類型為888    msg.mtype = 888;    sprintf(msg.mtext, "hello, I'm client %d", getpid());    msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);    // 讀取類型為777的消息    msgrcv(msqid, &msg, 256, 999, 0);    printf("Client: receive msg.mtext is: %s.\n", msg.mtext);    printf("Client: receive msg.mtype is: %d.\n", msg.mtype);    return 0;}

四、信號量

信號量（semaphore）與已經(jīng)介紹過的 IPC 結(jié)構(gòu)不同，它是一個計數(shù)器。信號量用于實現(xiàn)進(jìn)程間的互斥與同步，而不是用于存儲進(jìn)程間通信數(shù)據(jù)。

1、特點

1. 信號量用于進(jìn)程間同步，若要在進(jìn)程間傳遞數(shù)據(jù)需要結(jié)合共享內(nèi)存。

2. 信號量基于操作系統(tǒng)的 PV 操作，程序?qū)π盘柫康牟僮鞫际窃硬僮鳌?/p>

3. 每次對信號量的 PV 操作不僅限于對信號量值加 1 或減 1，而且可以加減任意正整數(shù)。

4. 支持信號量組。

2、原型

最簡單的信號量是只能取 0 和 1 的變量，這也是信號量最常見的一種形式，叫做二值信號量（Binary Semaphore）。而可以取多個正整數(shù)的信號量被稱為通用信號量。

Linux 下的信號量函數(shù)都是在通用的信號量數(shù)組上進(jìn)行操作，而不是在一個單一的二值信號量上進(jìn)行操作。

#include <stdio.h>// 創(chuàng)建或獲取一個信號量組：若成功返回信號量集ID，失敗返回-1int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);// 對信號量組進(jìn)行操作，改變信號量的值：成功返回0，失敗返回-1int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t numops);  // 控制信號量的相關(guān)信息int semctl(int semid, int sem_num, int cmd, ...);

當(dāng)semget創(chuàng)建新的信號量集合時，必須指定集合中信號量的個數(shù)（即num_sems），通常為1；如果是引用一個現(xiàn)有的集合，則將num_sems指定為 0 。

在semop函數(shù)中，sembuf結(jié)構(gòu)的定義如下：

struct sembuf {    short sem_num; // 信號量組中對應(yīng)的序號，0～sem_nums-1    short sem_op;  // 信號量值在一次操作中的改變量    short sem_flg; // IPC_NOWAIT, SEM_UNDO}

其中 sem_op 是一次操作中的信號量的改變量：

• 若sem_op > 0，表示進(jìn)程釋放相應(yīng)的資源數(shù)，將 sem_op 的值加到信號量的值上。如果有進(jìn)程正在休眠等待此信號量，則換行它們。

• 若sem_op < 0，請求 sem_op 的絕對值的資源。

  • sem_flg 指定IPC_NOWAIT，則semop函數(shù)出錯返回EAGAIN。

  • sem_flg 沒有指定IPC_NOWAIT，則將該信號量的semncnt值加1，然后進(jìn)程掛起直到下述情況發(fā)生：

  • 當(dāng)相應(yīng)的資源數(shù)可以滿足請求，此信號量的semncnt值減1，該信號量的值減去sem_op的絕對值。成功返回；

  • 此信號量被刪除，函數(shù)smeop出錯返回EIDRM；

  • 進(jìn)程捕捉到信號，并從信號處理函數(shù)返回，此情況下將此信號量的semncnt值減1，函數(shù)semop出錯返回EINTR

  • 如果相應(yīng)的資源數(shù)可以滿足請求，則將該信號量的值減去sem_op的絕對值，函數(shù)成功返回。

  • 當(dāng)相應(yīng)的資源數(shù)不能滿足請求時，這個操作與sem_flg有關(guān)。

• 若sem_op == 0，進(jìn)程阻塞直到信號量的相應(yīng)值為0：

  • sem_flg指定IPC_NOWAIT，則出錯返回EAGAIN。

  • sem_flg沒有指定IPC_NOWAIT，則將該信號量的semncnt值加1，然后進(jìn)程掛起直到下述情況發(fā)生：

  • 信號量值為0，將信號量的semzcnt的值減1，函數(shù)semop成功返回；

  • 此信號量被刪除，函數(shù)smeop出錯返回EIDRM；

  • 進(jìn)程捕捉到信號，并從信號處理函數(shù)返回，在此情況將此信號量的semncnt值減1，函數(shù)semop出錯返回EINTR

  • 當(dāng)信號量已經(jīng)為0，函數(shù)立即返回。

  • 如果信號量的值不為0，則依據(jù)sem_flg決定函數(shù)動作：

在semctl函數(shù)中的命令有多種，這里就說兩個常用的：

• SETVAL：用于初始化信號量為一個已知的值。所需要的值作為聯(lián)合semun的val成員來傳遞。在信號量第一次使用之前需要設(shè)置信號量。

• IPC_RMID：刪除一個信號量集合。如果不刪除信號量，它將繼續(xù)在系統(tǒng)中存在，即使程序已經(jīng)退出，它可能在你下次運(yùn)行此程序時引發(fā)問題，而且信號量是一種有限的資源。

3、For Example

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/stat.h>#include<time.h>// 聯(lián)合體，用于semctl初始化union semun{    int              val; /for SETVAL/    struct semid_ds buf;    unsigned short  *array;};// 初始化信號量int init_sem(int sem_id, int value){    union semun tmp;    tmp.val = value;    if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1)    {        perror("Init Semaphore Error");        return -1;    }    return 0;}// P操作://    若信號量值為1，獲取資源并將信號量值-1 //    若信號量值為0，進(jìn)程掛起等待int sem_p(int sem_id){    struct sembuf sbuf;    sbuf.sem_num = 0; /序號/    sbuf.sem_op = -1; /P操作/    sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;    if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)    {        perror("P operation Error");        return -1;    }    return 0;}// V操作：//    釋放資源并將信號量值+1//    如果有進(jìn)程正在掛起等待，則喚醒它們int sem_v(int sem_id){    struct sembuf sbuf;    sbuf.sem_num = 0; /序號/    sbuf.sem_op = 1;  /V操作/    sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;    if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)    {        perror("V operation Error");        return -1;    }    return 0;}// 刪除信號量集int del_sem(int sem_id){    union semun tmp;    if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1)    {        perror("Delete Semaphore Error");        return -1;    }    return 0;}int main(){    int sem_id;  // 信號量集ID    key_t key;      pid_t pid;    // 獲取key值    if((key = ftok(".", 'z')) < 0)    {        perror("ftok error");        exit(1);    }    // 創(chuàng)建信號量集，其中只有一個信號量    if((sem_id = semget(key, 1, IPC_CREAT|0666)) == -1)    {        perror("semget error");        exit(1);    }    // 初始化：初值設(shè)為0資源被占用    init_sem(sem_id, 0);    if((pid = fork()) == -1)        perror("Fork Error");    else if(pid == 0) /子進(jìn)程/     {        sleep(2);        printf("Process child: pid=%d\n", getpid());        sem_v(sem_id);  /釋放資源/    }    else  /父進(jìn)程/    {        sem_p(sem_id);   /等待資源/        printf("Process father: pid=%d\n", getpid());        sem_v(sem_id);   /釋放資源/        del_sem(sem_id); /刪除信號量集/    }    return 0;}

上面的例子如果不加信號量，則父進(jìn)程會先執(zhí)行完畢。這里加了信號量讓父進(jìn)程等待子進(jìn)程執(zhí)行完以后再執(zhí)行。

五、共享內(nèi)存

共享內(nèi)存（Shared Memory），指兩個或多個進(jìn)程共享一個給定的存儲區(qū)。

1、特點

1. 共享內(nèi)存是最快的一種 IPC，因為進(jìn)程是直接對內(nèi)存進(jìn)行存取。

2. 因為多個進(jìn)程可以同時操作，所以需要進(jìn)行同步。

3. 信號量+共享內(nèi)存通常結(jié)合在一起使用，信號量用來同步對共享內(nèi)存的訪問。

2、原型

#include <stdio.h>// 創(chuàng)建或獲取一個共享內(nèi)存：成功返回共享內(nèi)存ID，失敗返回-1int shmget(key_t key, size_t size, int flag);// 連接共享內(nèi)存到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間：成功返回指向共享內(nèi)存的指針，失敗返回-1void shmat(int shm_id, const void *addr, int flag);// 斷開與共享內(nèi)存的連接：成功返回0，失敗返回-1int shmdt(void addr); // 控制共享內(nèi)存的相關(guān)信息：成功返回0，失敗返回-1int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);

當(dāng)用shmget函數(shù)創(chuàng)建一段共享內(nèi)存時，必須指定其size；而如果引用一個已存在的共享內(nèi)存，則將size指定為0 。

當(dāng)一段共享內(nèi)存被創(chuàng)建以后，它并不能被任何進(jìn)程訪問。必須使用shmat函數(shù)連接該共享內(nèi)存到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間，連接成功后把共享內(nèi)存區(qū)對象映射到調(diào)用進(jìn)程的地址空間，隨后可像本地空間一樣訪問。

shmdt函數(shù)是用來斷開shmat建立的連接的。注意，這并不是從系統(tǒng)中刪除該共享內(nèi)存，只是當(dāng)前進(jìn)程不能再訪問該共享內(nèi)存而已。

shmctl函數(shù)可以對共享內(nèi)存執(zhí)行多種操作，根據(jù)參數(shù) cmd 執(zhí)行相應(yīng)的操作。常用的是IPC_RMID（從系統(tǒng)中刪除該共享內(nèi)存）。

3、For Example

下面這個例子，使用了【共享內(nèi)存+信號量+消息隊列】的組合來實現(xiàn)服務(wù)器進(jìn)程與客戶進(jìn)程間的通信。

• 共享內(nèi)存用來傳遞數(shù)據(jù)；

• 信號量用來同步；

• 消息隊列用來 在客戶端修改了共享內(nèi)存后 通知服務(wù)器讀取。

server.c

#include <stdio.h>#include <memory> // shared memory#include <semaphore> // semaphore#include <queue> // message queue// 消息隊列結(jié)構(gòu)struct msg_form {    long mtype;    char mtext;};// 聯(lián)合體，用于semctl初始化union semun{    int              val; /for SETVAL/    struct semid_ds buf;    unsigned short  *array;};// 初始化信號量int init_sem(int sem_id, int value){    union semun tmp;    tmp.val = value;    if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1)    {        perror("Init Semaphore Error");        return -1;    }    return 0;}// P操作://  若信號量值為1，獲取資源并將信號量值-1 //  若信號量值為0，進(jìn)程掛起等待int sem_p(int sem_id){    struct sembuf sbuf;    sbuf.sem_num = 0; /序號/    sbuf.sem_op = -1; /P操作/    sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;    if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)    {        perror("P operation Error");        return -1;    }    return 0;}// V操作：//  釋放資源并將信號量值+1//  如果有進(jìn)程正在掛起等待，則喚醒它們int sem_v(int sem_id){    struct sembuf sbuf;    sbuf.sem_num = 0; /序號/    sbuf.sem_op = 1;  /V操作/    sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;    if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)    {        perror("V operation Error");        return -1;    }    return 0;}// 刪除信號量集int del_sem(int sem_id){    union semun tmp;    if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1)    {        perror("Delete Semaphore Error");        return -1;    }    return 0;}// 創(chuàng)建一個信號量集int creat_sem(key_t key){    int sem_id;    if((sem_id = semget(key, 1, IPC_CREAT|0666)) == -1)    {        perror("semget error");        exit(-1);    }    init_sem(sem_id, 1);  /初值設(shè)為1資源未占用/    return sem_id;}int main(){    key_t key;    int shmid, semid, msqid;    char shm;    char data[] = "this is server";    struct shmid_ds buf1;  /用于刪除共享內(nèi)存/    struct msqid_ds buf2;  /用于刪除消息隊列/    struct msg_form msg;  /消息隊列用于通知對方更新了共享內(nèi)存/    // 獲取key值    if((key = ftok(".", 'z')) < 0)    {        perror("ftok error");        exit(1);    }    // 創(chuàng)建共享內(nèi)存    if((shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT|0666)) == -1)    {        perror("Create Shared Memory Error");        exit(1);    }    // 連接共享內(nèi)存    shm = (char*)shmat(shmid, 0, 0);    if((int)shm == -1)    {        perror("Attach Shared Memory Error");        exit(1);    }    // 創(chuàng)建消息隊列    if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)    {        perror("msgget error");        exit(1);    }    // 創(chuàng)建信號量    semid = creat_sem(key);        // 讀數(shù)據(jù)    while(1)    {        msgrcv(msqid, &msg, 1, 888, 0); /讀取類型為888的消息/        if(msg.mtext == 'q')  /quit - 跳出循環(huán)/             break;        if(msg.mtext == 'r')  /read - 讀共享內(nèi)存/        {            sem_p(semid);            printf("%s\n",shm);            sem_v(semid);        }    }    // 斷開連接    shmdt(shm);    /刪除共享內(nèi)存、消息隊列、信號量/    shmctl(shmid, IPC_RMID, &buf1);    msgctl(msqid, IPC_RMID, &buf2);    del_sem(semid);    return 0;}

client.c

#include <stdio.h>#include <memory> // shared memory#include <semaphore> // semaphore#include <queue> // message queue// 消息隊列結(jié)構(gòu)struct msg_form {    long mtype;    char mtext;};// 聯(lián)合體，用于semctl初始化union semun{    int              val; /for SETVAL/    struct semid_ds buf;    unsigned short  *array;};// P操作://  若信號量值為1，獲取資源并將信號量值-1 //  若信號量值為0，進(jìn)程掛起等待int sem_p(int sem_id){    struct sembuf sbuf;    sbuf.sem_num = 0; /序號/    sbuf.sem_op = -1; /P操作/    sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;    if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)    {        perror("P operation Error");        return -1;    }    return 0;}// V操作：//  釋放資源并將信號量值+1//  如果有進(jìn)程正在掛起等待，則喚醒它們int sem_v(int sem_id){    struct sembuf sbuf;    sbuf.sem_num = 0; /序號/    sbuf.sem_op = 1;  /V操作/    sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;    if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)    {        perror("V operation Error");        return -1;    }    return 0;}int main(){    key_t key;    int shmid, semid, msqid;    char shm;    struct msg_form msg;    int flag = 1; /while循環(huán)條件/    // 獲取key值    if((key = ftok(".", 'z')) < 0)    {        perror("ftok error");        exit(1);    }    // 獲取共享內(nèi)存    if((shmid = shmget(key, 1024, 0)) == -1)    {        perror("shmget error");        exit(1);    }    // 連接共享內(nèi)存    shm = (char*)shmat(shmid, 0, 0);    if((int)shm == -1)    {        perror("Attach Shared Memory Error");        exit(1);    }    // 創(chuàng)建消息隊列    if ((msqid = msgget(key, 0)) == -1)    {        perror("msgget error");        exit(1);    }    // 獲取信號量    if((semid = semget(key, 0, 0)) == -1)    {        perror("semget error");        exit(1);    }        // 寫數(shù)據(jù)    printf("\n");    printf("*                 IPC                 \n");    printf("    Input r to send data to server.  \n");    printf("    Input q to quit.                 \n");    printf("\n");        while(flag)    {        char c;        printf("Please input command: ");        scanf("%c", &c);        switch(c)        {            case 'r':                printf("Data to send: ");                sem_p(semid);  /訪問資源/                scanf("%s", shm);                sem_v(semid);  /釋放資源/                /清空標(biāo)準(zhǔn)輸入緩沖區(qū)/                while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);                msg.mtype = 888;                  msg.mtext = 'r';  /發(fā)送消息通知服務(wù)器讀數(shù)據(jù)/                msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);                break;            case 'q':                msg.mtype = 888;                msg.mtext = 'q';                msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);                flag = 0;                break;            default:                printf("Wrong input!\n");                /清空標(biāo)準(zhǔn)輸入緩沖區(qū)*/                while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);        }    }    // 斷開連接    shmdt(shm);    return 0;}

注意：當(dāng)scanf()輸入字符或字符串時，緩沖區(qū)中遺留下了\n，所以每次輸入操作后都需要清空標(biāo)準(zhǔn)輸入的緩沖區(qū)。但是由于 gcc 編譯器不支持fflush(stdin)（它只是標(biāo)準(zhǔn)C的擴(kuò)展），所以我們使用了替代方案：

while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);

五種通訊方式總結(jié)

1.管道：速度慢，容量有限，只有父子進(jìn)程能通訊

2.FIFO：任何進(jìn)程間都能通訊，但速度慢

3.消息隊列：容量受到系統(tǒng)限制，且要注意第一次讀的時候，要考慮上一次沒有讀完數(shù)據(jù)的問題

4.信號量：不能傳遞復(fù)雜消息，只能用來同步

5.共享內(nèi)存區(qū)：能夠很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一個進(jìn)程在寫的時候，另一個進(jìn)程要注意讀寫的問題，相當(dāng)于線程中的線程安全，當(dāng)然，共享內(nèi)存區(qū)同樣可以用作線程間通訊，不過沒這個必要，線程間本來就已經(jīng)共享了同一進(jìn)程內(nèi)的一塊內(nèi)存。