进程间通讯

一、进程间通讯： 两个进程之间能相互发送数据
二、进程间通讯的四种方式：管道 信号量 消息队列 共享内存
1.管道：
有名管道： 在文件系统目录中存在一个管道文件。
（1）管道文件：仅仅是文件系统中的标示，并不在磁盘上占据空间
在使用时，在内存上开辟空间，作为两个进程数据交互的通道
（2）管道文件的创建：
1) mkfifo 命令
2) mkfifo 函数 (在代码中使用其创建管道文件)
（3）有名管道的使用：
open 打开管道文件
如果一个进程以只读(只写)打开，那么这个进程会被阻塞到open，直到另一个进程以只写(只读)或者读写
read 读取内容
read读取普通文件，read不会阻塞
read读取管道文件，read会阻塞运行，直到管道中有数据或者所有的写端关闭
write 发送内容
close 关闭打开的文件
（4）练习题：
1)写端写入数据以后，读端不会立马读取内容：数据保持在管道中存在一段时间。管道文件的大小： 0
2)一个写端写入数据“Hello World”，A读端读取数据，B再去读取。（三个进程： 进程C 写端 进程A、B 为读端)

进程cvoid main(){    int fd=open("FIFO",O_WRONLY);    printf("打开管道成功：\n");    assert(fd!=-1);    write(fd,"hello world",11);    printf("写入成功");    close(fd);}进程bvoid main(){    int fd=open("FIFO",O_RDONLY);    char buff[128]={0};    assert(fd!=-1);    printf("打开管道成功\n");    read(fd,buff,5);    printf("读取管道信息成功：\n");    printf("%s",buff);    close(fd);}

结论1：管道通讯发送的数据没有指定进程接受，任何一个进程只要打开的是同一个管道文件，都有可能读到数据。
结论2： read读取管道中的数据，只要读过的数据就会被清空
无名管道: 仅能应用于父子进程之间不存在管道文件，实现依赖父子进程文件共享。打开一个文件，用两个文件符表示，一个为读端，一个为写端
（1）无名管道使用：
int pipe(int fd[2]); // 创建无名管道， 打开无名管道 ；fd[0]为读端，fd[1]为写端
注意：在内存开辟空间， 用两个文件描述符(fd[0], fd[1])指向内存空间。 父子进程之间文件共享。 pipe 必须在 fork 之前调用

例子：父进程创建管道，并在管道中写入数据，子进程从管道中读取void main(){    int fd[2];    pipe(fd);  //创建一个无名管道并打开；    pid_t pid=fork();    assert(pid!=-1);    if(pid==0)    {        close(fd[1]);            char buff[1024]={0};        read(fd[0],buff,1023);   //fd[0]读端        printf("child read data:%s\n",buff);    }    else    {        close(fd[0]);            printf("father will write\n");        write(fd[1],"hello word",11);    //fd[1]写端        printf("father over\n");    }}

2.信号量
计数器： 临界资源允许被几个进程同时访问。
作用： 进程同步控制
临界资源： 同一时刻仅能被一个进程访问的资源
临界区： 访问临界资源的代码区域
原子操作： 不能被中断的操作。
信号量操作：
1) 创建或者获取 int semget((key_t)key, int nsems, int flag);
2) P、 V 操作 int semop(int semid, struct sembuf sem[], int size);
struct sembuf
{
int sem_num;
int sem_op;
int sem_flg;
};
3) 初始化、 删除
int semctl(int semid, int num, int cmd, … /**/);
新定义信号量操作：
1、 获取 void sem_get(int key, int val);
2、 P 操作 void sem_p();
3、 V 操作 void sem_v();
4、 删除 void sem_del();
通过命令管理系统上所有信号量：
查看系统所有的信号量集： ipcs -s
删除系统中的信号量集： ipcrm -s semid
练习：
有两个进程 A， B。 A 进程负责接收用户输入， 当用户输入单个“OK” 的时候， B 进程输出“我准备好了”， 当 A 进程接受到用户输入的“走你”， 通知 B 进程可以开始运行，B 进程做计算 100 以内所有素数。
解决注意点：
1、 使用两个信号量， 但是一个信号量集。
2、 A 进程中当接收到“OK”时，对 sem1 进行 V 操作，当接收到“goto”，对 sem2 进程 V 操作
3、 B 进程启动后， 先对 sem1 进行 P 操作， 直到 A 对 sem1 进行 V 操作后， 输出” 我准备好了” ， 然后对 sem2 进行 P 操作， 等 A 对 sem2进行 V 操作， 计算 100 以内所有素数。
void sem_get(int key, int val[], int len);
void sem_p(int semnum);
void sem_v(int semnum);
void sem_del();

一个信号量来完成，两个进程都进行P V操作进程Avoid main(){    int fd=open("FIFO",O_WRONLY);    assert(fd!=-1);    sem_get(1234,0);    printf("please input :");    fflush(stdout);    char buff[128]={0};    while(1)    {        fgets(buff,128,stdin);        if(!strncmp(buff,"ok",2))            {                sem_v();                sem_p();            }        else  if (!strncmp(buff,"走你",6))            {                sem_v();            }        else            {                printf("输入错误\n");            }    }}进程Bvoid main(){    int fd=open("FIFO",O_RDONLY);    int i,j;    assert(fd!=-1);    sem_get((int)1234,0);    sem_p();    printf("我准备好了\n");    sem_v();    sem_p();    printf("开始打印素数：\n");    for(i=1;i<100;i++)    {        int flag=1;        for(j=2;j<i;j++)        {            if(i%j==0)            {                flag=0;                break;            }        }        if(flag==1)        {            printf("%d ",i);        }    }}

3.消息队列
在内核中创建一个键值对， 用来维护消息队列的属性信息。
发送带有类型的数据。 进程可以仅仅获取特定类型的数据。 获取指定类型的数据的时候， 采用队列的特点： 先进先出。
int msgget(key_t key, int flag);
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t nbytes, int flag);
int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t nbytes, long type, int flag);
可以给指定进程发送数据。 如果 msgrcv 函数指定的读取大小 nbytes 比发送端发送的消息长度小， 则不会读取这个消息， 消息继续保留在消息队列中。
4.共享内存
共享内存属于临界资源， 对于其访问必须做访问控制， 保证同一时刻只有一个进程操作共享内存。
int shmget((key_t)key, int size, int flag);
void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);
int shmdt(void *addr);
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

面试题：管道和消息队列的缺点？