父子进程通信的两种方式--消息队列和共享内存

一 消息队列方式

     Linux消息队列是链式队列，链队上每个结点都是一个消息。一个进程可以将某一消息加入消息队列中，另一个进程可以从此消息队列中读取消息。一个典型的案例如下所示：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>#define SIZE 1024const long id = 1000;/* * a example to send and receive message  * */int main() {    key_t unique_key;    int msgid;    int status;    char str[SIZE];           struct msgbuf {long msgtype;char msgtext[SIZE];    }sndmsg, rcvmsg;    /*     * get the identifier of a message queue     * if the new message queue is created then msgget return the id      * else return -1      * */    if((msgid = msgget(unique_key, IPC_PRIVATE |  0666)) == -1) {fprintf(stderr, "msgget error!\n");exit(1);    }        int pid = fork();    if(pid == 0) {sndmsg.msgtype = id;strcpy(str, "Hello World, I am wangzhicheng!\n");sprintf(sndmsg.msgtext, str);/* * send  message to message queue * */if(msgsnd(msgid, (struct msgbuf *)&sndmsg, sizeof(str) + 1, 0) == -1) {    fprintf(stderr, "msgsnd error! \n");    exit(2);}return 0;    }    else if(pid > 0) {sleep(3);if((status = msgrcv(msgid, (struct msgbuf *)&rcvmsg, sizeof(str) + 1, id, IPC_NOWAIT)) == -1) {    fprintf(stderr, "msgrcv error!\n");    exit(4);}printf("The received message is:%s\n", rcvmsg.msgtext);msgctl(msgid, IPC_RMID, 0);   // delete the message queue return 0;    }    else {fprintf(stderr, "fork error!\n");msgctl(msgid, IPC_RMID, 0);exit(5);    }}

要点分析：

1. msgget(long key, int msgflag)函数用于创建消息队列，key可由用户设定，msgflag指明了消息队列的操作权限和控制命令。0666表示此消息队列可读写，IPC_PRIVATE表示创建自己的消息队列。

2.  当父进程fork出子进程后，子进程使用msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg)函数来将消息挂载到消息队列中，其中msgp指向消息缓存，msgfla表明进程在消息队列满或空应采取的行动，IPC_NOWAIT表示当消息队列为空时，函数返回错误信息。

3. 当子进程执行完毕后，父进程使用msgrcv函数从消息队列中取出消息。之所以要让父进程休眠3秒，就是要等子进程把消息挂载到消息队列上。

4. 消息队列可通过函数msgctl和关键字IPC_RM(remove)ID回收。

执行结果：

二 共享内存方式

共享内存是进程间通信最快的一种方式，还是以上述案例为基础，修改后代码如下所示：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <error.h>#define SIZE 1024         // the size of shm /* * the father process fork the child process and shm  * the child process put data into the shm  * the father process read data from shm  * */int main() {    int shmid;    char *shmaddr;    struct shmid_ds buf;    // the structure of shm     int flag = 0;    int pid;    // 0600 means permission    shmid = shmget(IPC_PRIVATE, SIZE, IPC_CREAT | 0600);    if(shmid < 0) {perror("get shm id error!\n");exit(1);    }    pid = fork();    if(pid == 0) {shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);if(shmaddr == (void*)(-1)) {    perror("shmat addr error!\n");    exit(2);}strcpy(shmaddr, "Hello World, I am wangzhicheng!\n");shmdt(shmaddr);            // to forbid process to access the shm return 0;    }    else if(pid > 0) {sleep(3);flag = shmctl(shmid, IPC_STAT, &buf); // to copy the shm state to buf if(flag == -1) {    perror("shmctl error!\n");    exit(3);}printf("shm size =%d bytes \n", buf.shm_segsz);// getpid() pointer to  the current program printf("parent id = %d, shm_cpid =%d\n", getpid(), buf.shm_cpid); // shm_cpid means the id of created the shm printf("child pid = %d, shm_lpid = %d\n", pid, buf.shm_lpid);     // shm_lpid meansns the last process id shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);if(shmaddr == (void *)(-1)) {    perror("shmat error!\n");    exit(4);}puts(shmaddr);shmdt(shmaddr);shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);    // remove the shm     }    else {perror("fork error!\n");shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);    }    return 0;}

要点分析：

1. shmget用于获取共享内存，IPC_CREAT和0600指明了创建一个可读写的共享内存。

2. shmat用于将共享内存映射到进程内存空间，让进程可以像在自己的地址空间里访问共享内存。

3. 子进程被创建后将字符串写入shmaddr所指向的共享内存中。

4. 父进程同样使用shmat进行地址映射，然后从共享内存中读取数据。

5. shmdt表明进程断开与共享内存的地址映射。

6. shmctl和IPC_RMID用于共享内存的回收。

执行结果：