volcanol的工控博客
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volcanol ---- View OF Linux Can Appreciate Nature OF Linux

天行健,君子以自强不息

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一、进程间通信

       linux下面提供了多种进程间通信的方法, 管道、信号、信号量、消息队列、共享内存、套接字等。下面我们分别
介绍管道、信号量、消息队列、共享内存。
       信号和套接字在后续介绍。
 
1、管道
    管道又分为无名管道、命名管道。   无名管道用于父子进程间通信, 而命名管道则可以用于同一计算机上运行的
两个进程间的通信。管道可以用类似“水管”的原理来理解。
 
1)无名管道
    要在父子进程进程间使用管道进行通信,那么先需要创建管道, 在linux中使用 pipe()创建管道。其原型如下:
PIPE(2)                    Linux Programmer’s Manual                   PIPE(2)
NAME
       pipe - create pipe
SYNOPSIS
       #include <unistd.h>

       int pipe(int filedes[2]);  //参数为一个长度为2 的整型数组的数组首地址, 为输出参数,
    返回值:
               成功创建管道返回0; 失败则返回-1; 
    
    管道分为两端,一端用来写,另一端则用来读(可以想象为水管,位置高的一端进水,位置低的一端将水流出去) 。
pipe()函数的输出参数 filedes[0] 用于读取数据, filedes[1] 用于写入数据。
    管道的操作和普通文件的操作一样, 但是要注意,读的时候要将写端关闭,写的时候要将读端关闭。  
 
Exp:  pipe.c   首先测试从父进程给子进程写数据。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc,char* argv[])
{
    int fd_pipe[2];
    pid_t pid;
    char buf[32];

    //创建管道
    if( pipe(fd_pipe) )
    {
       perror("create pipe");
       exit(1);
    }

    pid=fork();
    if( 0==pid )
    {
        /*close(fd_pipe[1]); //关闭写端*/
        read(fd_pipe[0], buf,sizeof(buf));
        printf("in child process read data from pipe.\n");
        printf("the data read from pipe is:%s\n",buf);
        exit(0);
    }
    /*close(fd_pipe[0]); //关闭读端*/
    write(fd_pipe[1], "pipe test",sizeof("pipe test"));
    sleep(1);
    return 0;
}
    程序执行情况如下:
[root@localhost ipc]# gcc main.c 
[root@localhost ipc]# ./a.out 
in child process read data from pipe.
the data read from pipe is:pipe test
    利用系统调用 read()、write()进行操作的时候管道默认是阻塞的,如果管道没有数据可读,那么read( )函数就
阻塞,直到有数据读才返回。
   Exp:  pipe.c  子进程写入数据到管道,父进程从管道读取数据
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

#define CHAR  "pipe test from child to parent\n"

int main(int argc,char* argv[])
{
    int fd_pipe[2];
    pid_t pid;
    char buf[32];

    //创建管道
    if( pipe(fd_pipe) )
    {
       perror("create pipe");
       exit(1);
    }

    pid=fork();
    if( 0==pid )
    {
        close(fd_pipe[0]);
        write(fd_pipe[1],CHAR,sizeof(CHAR));
        exit(0);
    } 
    
    close(fd_pipe[1]);
    read(fd_pipe[0],buf,sizeof(buf));
    printf("data from child is: %s",buf);

    return 0;
}
    执行结果如下:
[root@localhost ipc]# gcc main.c 
[root@localhost ipc]# ./a.out 
data from child is: pipe test from child to parent
2)命名管道
    命名管道用于系统中两个进程之间通信;命名管道可用于系统中两个没有亲缘关系的进程进行通信(也可以用于父
子进程间的通信) 。
    要使用命名管道,则需要创建命名管道,用函数 mkfifo () 创建命名管道。其原型如下:
MKFIFO(3)                  Linux Programmer’s Manual                 MKFIFO(3)
NAME
       mkfifo - make a FIFO special file (a named pipe)
SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/stat.h>

       int mkfifo( const char *pathname,   //生成的管道特殊文件的位置和文件名
                   mode_t mode);   //管道特殊文件的访问权限
返回值:    
       成功创建管道文件返回0, 失败返回 -1.
    
    创建号管道特殊文件后,就可以和访问普通文件一样访问管道特殊文件。
 
Exp:  测试命名管道    pipe-w.c  创建命令管道并向管道写入数据
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include  <sys/stat.h>

#define CHAR  "pipe named\n"

int main(int argc,char* argv[])
{
    int fd;
    int ret;

    //创建管道
    ret=mkfifo("./fifo-pipe",0666);
    if(ret)
    {
        perror("mkfifo: fifo-pipe");
        exit(0);
    }

    fd=open("./fifo-pipe",O_WRONLY);
    write(fd,CHAR,sizeof(CHAR));

    close(fd);
    return 0;
}
    pipe-r.c 打开pipe-w.c 文件,并且从命名管道读取数据:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc,char* argv[])
{
    int fd;
    int ret;
    char buf[32];

    //打开命名管道文件
    fd=open("./fifo-pipe",O_RDONLY);
    if(-1 == fd)
    {
        perror("open fifo-pipe");
        exit(1);
    }

    ret=read(fd,buf,sizeof(buf));
    if(ret<0)
    {
        perror("read fifo-pipe");
        exit(1);
    }
    printf("the data read from fifo pipe:%s\n",buf);

    close(fd);
    return 0;
}
程序的执行结果如下:
    pipe-w.c 生成wp ,  pipe-r.c 生成rp
[root@localhost pipe]# ll                           //查看没有 fifo-pipe 的命名管道文件
总计 28
-rw-r--r-- 1 root root  560 12-11 16:57 pipe_fork.c
-rw-r--r-- 1 root root  500 12-11 17:15 pipe-r.c
-rw-r--r-- 1 root root  405 12-11 17:17 pipe-w.c
-rwxr-xr-x 1 root root 5359 12-11 17:15 rp
-rwxr-xr-x 1 root root 5296 12-11 17:17 wp
[root@localhost pipe]# ./wp &      //wp运行,并且进入后台
[1] 29409
[root@localhost pipe]# jobs        
[1]+  Running                 ./wp &      //wp在后台运行, 等待命名管道的数据被读取, 即wp  阻塞
[root@localhost pipe]# ./rp            //rp 读取管道数据,
the data read from fifo pipe:pipe named     //数据读取成功

[1]+  Done                    ./wp                //管道中的数据被读取完后,wp不再阻塞,返回
[root@localhost pipe]# jobs
[root@localhost pipe]# ll
总计 28
prw-r--r-- 1 root root    0 12-11 17:23 fifo-pipe           //生成一个命名管道文件
-rw-r--r-- 1 root root  560 12-11 16:57 pipe_fork.c
-rw-r--r-- 1 root root  500 12-11 17:15 pipe-r.c
-rw-r--r-- 1 root root  405 12-11 17:17 pipe-w.c
-rwxr-xr-x 1 root root 5359 12-11 17:15 rp
-rwxr-xr-x 1 root root 5296 12-11 17:17 wp
[root@localhost pipe]# 
    要点:
            在进程操作管道的时候, write 和 read 都是阻塞的; 如果写的数据没有被读取走,那么就会写的进程就会
在 write 函数阻塞;  如果读数据的时候,管道没有数据,那么就会等待管道里面别写入数据,进程在read 函数阻塞。
 
 
2、消息队列
    消息队列也是linux下进程间通信的一种方式, 如果要使用消息队列在进程间进行通信,必须创建一个消息队列
或者打开一个已经存在的消息队列。
    要打开一个已经存在的消息队列,或者创建一个新的消息队列,则必须先获取一个关于消息队列的IPC键值;通过函
数 ftok( )获取消息队列的IPC键值。
    ftok 的原型如下:
FTOK(3)                    Linux Programmer’s Manual                   FTOK(3)
NAME
       ftok - convert a pathname and a project identifier to a System V IPC key
                 //由一个特定的工程号和文件生成一个特定的IPC键值,  
SYNOPSIS
       # include <sys/types.h>
       # include <sys/ipc.h>

       key_t ftok(const char *pathname,    //文件名
                  int proj_id);   //工程号
返回值:
            成功返回 IPC键值, 失败返回-1.
    要点:
            如果文件名和工程号一致,内核保证在任何进程中都将得到同样的 IPC 键值。
 
    有了消息队列的IPC键值后,就是创建或者打开消息队列, 通过 msgget( ) 创建或打开一个消息队列, 其原型如下:
MSGGET(2)                  Linux Programmer’s Manual                 MSGGET(2)
NAME
       msgget - get a message queue identifier

SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/msg.h>

       int msgget( key_t key,      //IPC 键值
                   int msgflg);   //打开或者创建标志, 可以取值 IPC_CREAT
    返回值:
            如果成功,返回消息队列的ID号, 失败返回 -1。
 
    创建了消息队列或者打开已经消息队列后,就需要完消息队列中添加消息,即发送消息; 发送消息通过函数 msgsnd( )
实现。
    当发送完消息后,就可以从消息队列中获取消息,从消息队列中读取消息用函数 msgrcv( )实现。
    原型如下:
MSGOP(2)                   Linux Programmer’s Manual                  MSGOP(2)
NAME
       msgop - message operations
SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/msg.h>

       int msgsnd(int msqid,     //消息队列ID
                  const void *msgp,    //要发送的消息的消息结构体
                  size_t msgsz,    //消息字符串的大小,或者消息结构的大小
                  int msgflg);      // 消息标志

       ssize_t msgrcv(int msqid,   //消息队列ID
                      void *msgp,     //接受消息的消息结构体指针
                      size_t msgsz,   //消息结构体的大小
                      long msgtyp,  //指定要接收到消息的类型
                      int msgflg);   //消息标志
    要发送或接收消息,还需要定义一个如下格式的结构体:
            struct msgbuf {
                 long mtype;     /* message type, must be > 0 */     //消息类型, 这个值必须大于 0
                 char mtext[1];  /* message data */    //要发送的消息数据, 字符数组长度可以根据实际需要定义
            };
 
    消息队列使用完后,需要删除消息队列,通过 msgctl 函数实现,这是一个与ioctl 函数类似的函数,其原型如下:
MSGCTL(2)                  Linux Programmer’s Manual                 MSGCTL(2)
NAME
       msgctl - message control operations
SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/msg.h>

       int msgctl(int msqid,     //消息队列ID
                        int cmd,        //操作命令, 操作命令有很多,删除消息队列用 IPC_RMID 命令
                        struct msqid_ds *buf);   //输出参数,通过这个结构体可获取消息队列的状态信息,如果不需要获取
                                                              //消息队列的信息,那么就设置为NULL
    返回值: 
                成功删除(cmd=IPC_RMID)返回0 ,失败返回-1.
 
Exp: 发送消息的源文件:  msgsnd.c  
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct 
{
    long type;
    char data[128];
}msgbuf;

int main(void)
{
    int ret;
    key_t key;
    int msgid;
    msgbuf msg={
    type: 1,
    data: "this is a message queue test.\n",
    };

    //获取键值
    key=ftok("./msgsnd.c",1);
    if(-1 == key)
    {
        perror("ftok");
        exit(1);
    }

    //打开或创建一个消息队列
    msgid=msgget(key,IPC_CREAT);
    if(-1 == msgid )
    {
        perror("msgget");
        exit(2);
    }

    //发送消息
    ret=msgsnd(msgid,&msg,sizeof(msgbuf),0);
    if(-1 == ret)
    {
        perror("msgsnd");
    }

    return 0;
}
    接收消息的源代码文件:  msgrcv.c
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct
{
    long type;
    char data[128];
}msgbuf;

int main(int argc,char* argv[])
{
    int ret;
    key_t key;
    int msgid;
    msgbuf msg;

    //获取键值
    key=ftok("./msgsnd.c",1);
    if(-1 == key )
    {
        perror("ftok");
        exit(1);
    }

    //打开消息队列
    msgid=msgget(key,0);
    if(-1 == msgid )
    {
        perror("msgget");
        exit(2);
    }

    //接收消息
    ret=msgrcv(msgid, &msg, sizeof(msgbuf),1,0);
    if(-1 == ret)
    {
        perror("msgrcv");
        exit(3);
    }
    printf("the recive message is: %s",msg.data);

    //删除消息队列
    msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);

    return 0;
} 
测试结果如下:
[root@localhost msg]# gcc msgsnd.c  -o snd
[root@localhost msg]# gcc msgrcv.c -o rcv
[root@localhost msg]# ./snd 
[root@localhost msg]# ./rcv 
the recive message is: this is a message queue test.
[root@localhost msg]# 

 

3、信号量
    信号量主要用于两个进程间同步的,一般用于多进程间的同步操作。
    例如当两个进程同时要访问声卡的时候,那么就需要控制声卡先由那个进程操作,等第一个进程操作完后,其他进程
才能进行操作; 但是为什么我们可以同时用mplayer 还能同时使用kmplyer播放音乐呢? 从用户的角度来看,确实是这
样的,但是从硬件的角度来看,在某一时刻声卡就只能为一个应用层程序服务,当两个应用程序同时对声卡进行操作时就
会出现异常,为了防止这种异常,需要进行对两个进程进行控制,当有一个进程获取声卡的控制权后,另外的一个进程就
不能在同一时刻访问声卡,这就是互斥操作。(可以这样测试, 在windows的操作系统上安装VM虚拟机,打开windows
media player, 然后启动虚拟机(设置虚拟机在启动的时候自动挂载声卡设备),这时候声卡就会工作不正常,会出现
一小段时间的异常, 声音不正常,这就是出现两个应用程序同时使用声卡出现的异常)。
    信号量就是为解决类似的问题而设计的,信号量用来控制应用程序在同一时刻对某一系统资源的访问(这个系统资源
也称作临界资源,访问临界资源的代码,也称作临界区代码)。
    信号量用结构体 struct sembuf 描述,其定义如下:
/* semop system calls takes an array of these. */
struct sembuf {
    unsigned short  sem_num;    /* semaphore index in array */  //信号量集合中的信号量索引值,即表示信号量集合中第几个信号量
    short       sem_op;    /* semaphore operation */ //要对信号量进行的操作,=-1 表示信号量不可获取, =1 表示可以获取信号量
    short       sem_flg;   /* operation flags */      //信号量标志
};
    这里有一点需要说明:  通常对信号量进行操作分为 P操作、V操作,当设置 sem_op = -1 时表示进行P操作,
sem_op = 1 时表示要进行V操作。
 
    和消息队列一样,要使用信号量,首先需要获取一个用于信号量到IPC键值, 用 ftok( ) 函数获取。 获取到用于
信号量到IPC键值后,还需要创建或者打开一个已经存在的信号量,通过打开或创建信号量获取一个关于信号量的
信号量ID;然后通过对信号量ID进行操作,就可以使用信号量。
    通过semget()函数创建或打开一个信号量,并获取关于信号量的ID; 原型如下:
SEMGET(2)                  Linux Programmer’s Manual                 SEMGET(2)
NAME
       semget - get a semaphore set identifier   //获取一个信号集合的ID

SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/sem.h>

       int semget( key_t key,      //IPC键值
                   int nsems,    //信号量集合中信号量的个数, 要创建的信号量到个数
                   int semflg);   //信号量的标志, 同OPEN的打开标志类似
      在获取信号量集合ID后,需要对信号量进行一些设定(或者说信号量初始化),然后才能操作,通过函数 semctl( )对
信号量进行初始化操作; setctl( )的原型如下:
SEMCTL(2)                  Linux Programmer’s Manual                 SEMCTL(2)
NAME
       semctl - semaphore control operations

SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/sem.h>

       int semctl(int semid,    //信号量集合ID 
                  int semnum,   //信号量集合中的信号量索引值
                  int cmd,    //要对信号量进行的操作,可以使用的命名: IPC_SET、IPC_STAT、IPC_INFO、GETVAL、SETVAL......
                  ...);  //最后一个参数根据 操作的不同,可以传递,也可以不传递
    返回值:
            如果成功返回0 ,失败返回-1.(操作为 IPC_GETVAL, 成功返回信号量到值 )。
    SETVAL: 对信号量进行设置。 这时候,要传递4个参数, 最后一个可变参数,要定义一个类型如下:
           union semun {
               int              val;    /* Value for SETVAL */
               struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
               unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
               struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO
                                           (Linux specific) */
           };
    这是一个联合体类型,根据不同的操作命令,传递的值表示不同的意义。
 
    可以通过 semop( )函数来操作信号量,其原型如下:
SEMOP(2)                   Linux Programmer’s Manual                  SEMOP(2)

NAME
       semop, semtimedop - semaphore operations

SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/sem.h>

       int semop(int semid,    //信号量集合ID
                 struct sembuf *sops,    //信号量结构体指针
                 unsigned nsops);   //表示要操作的信号量个数

       int  semtimedop(int  semid,   //信号量集合ID
                       struct  sembuf *sops,   //信号量结构体指针
                       unsigned nsops,  //表示要操作的信号量个数
                       struct timespec  *timeout);  //表示超时等待时间,如果在超时时间内没有获取到可操作的信号量,就返回
Exp:  测试 信号量到代码,
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    int i;
    int j;
    int ret;
    int fd;   
    pid_t pid;
    key_t key;
    int semid;
    char buf[64];
    int size;
    struct sembuf sembuf;

    /*sembuf=(struct sembuf*)malloc(sizeof (struct sembuf));*/
    //打开文件,用来进行操作
    fd=open("./test",O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
    if(-1 == fd)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    //IPC键值
    key=ftok("./main.c",1);
    if(-1 == key)
    {
        perror("ftok");
        exit(2);
    }

    //获取信号量集合的ID
    semid=semget(key,1,IPC_CREAT);
    if(-1 == semid )
    {
        perror("semget");
        exit(3);
    }

    //初始化信号量集合中的第一个信号量,设定信号量的值为0 , sem.sem_op = 0;
    ret=semctl(semid, 0, SETVAL, 1);

    pid=fork();
    if( pid==0 )   
    //----------------子进程------------
    {
        //信号量的P 操作, 即加锁信号量
        sembuf.sem_num=0;
        sembuf.sem_op=-1;
        sembuf.sem_flg=0;
        semop(semid,&sembuf,1);

        size=sprintf(buf,"pid=%d, ppid=%d\n",getpid(),getppid());
        for(i=0;i<5;i++)
        {
            j=0;
            while(j<size)
            {
               ret=write(fd,&buf[j++], 1);
               if(-1 == ret)
               {
                  perror("write");
                  exit(4);
               }
                usleep(1);
            }
        }
        //信号量的V操作,即解锁信号量
        sembuf.sem_num=0;
        sembuf.sem_op=1;
        sembuf.sem_flg=0;
        semop(semid,&sembuf,1);
        
        exit(0);
    }//---------------子进程结束---------------------

    //-----------------------父进程---------------
    //信号量的P 操作, 即加锁信号量
    sembuf.sem_num=0;
    sembuf.sem_op=-1;
    sembuf.sem_flg=0;
    semop(semid,&sembuf,1);

    size=sprintf(buf,"pid=%d, ppid=%d\n",getpid(),getppid());
    for(i=0;i<5;i++)
    {
        j=0;
        while(j<size)
        {
            ret=write(fd,&buf[j++], 1);
            if(-1 == ret)
            {
                perror("write");
                exit(4);
            }
            usleep(1);
        }
    }

    //信号量的V操作,即解锁信号量
    sembuf.sem_num=0;
    sembuf.sem_op=1;
    sembuf.sem_flg=0;
    semop(semid,&sembuf,1);

    semctl(semid,0,IPC_RMID);
    close(fd);

    return 0;
}
代码执行后生成的test文件内容如下:
pid=1114, ppid=714
pid=1114, ppid=714
pid=1114, ppid=714
pid=1114, ppid=714
pid=1114, ppid=714
pid=1115, ppid=1
pid=1115, ppid=1
pid=1115, ppid=1
pid=1115, ppid=1
pid=1115, ppid=1
如果将信号量的加锁和解锁取消, 代码如下:
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    int i;
    int j;
    int ret;
    int fd;   
    pid_t pid;
    key_t key;
    int semid;
    char buf[64];
    int size;
    struct sembuf sembuf;

    /*sembuf=(struct sembuf*)malloc(sizeof (struct sembuf));*/
    //打开文件,用来进行操作
    fd=open("./test",O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
    if(-1 == fd)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    //IPC键值
    key=ftok("./main.c",1);
    if(-1 == key)
    {
        perror("ftok");
        exit(2);
    }

    //获取信号量集合的ID
    semid=semget(key,1,IPC_CREAT);
    if(-1 == semid )
    {
        perror("semget");
        exit(3);
    }

    //初始化信号量集合中的第一个信号量,设定信号量的值为0 
    ret=semctl(semid, 0, SETVAL, 1);

    pid=fork();
    if( pid==0 )   
    //----------------子进程------------
    {
        //信号量的P 操作, 即加锁信号量
        sembuf.sem_num=0;
        sembuf.sem_op=-1;
        sembuf.sem_flg=0;
        /*semop(semid,&sembuf,1);*/   //取消信号量到作用

        size=sprintf(buf,"pid=%d, ppid=%d\n",getpid(),getppid());
        for(i=0;i<5;i++)
        {
            j=0;
            while(j<size)
            {
               ret=write(fd,&buf[j++], 1);
               if(-1 == ret)
               {
                  perror("write");
                  exit(4);
               }
                usleep(1);
            }
        }
        //信号量的V操作,即解锁信号量
        sembuf.sem_num=0;
        sembuf.sem_op=1;
        sembuf.sem_flg=0;
        /*semop(semid,&sembuf,1);*/    //取消信号量到作用
        
        exit(0);
    }//---------------子进程结束---------------------

    //-----------------------父进程---------------
    //信号量的P 操作, 即加锁信号量
    sembuf.sem_num=0;
    sembuf.sem_op=-1;
    sembuf.sem_flg=0;
    /*semop(semid,&sembuf,1);*/   //取消信号量到作用

    size=sprintf(buf,"pid=%d, ppid=%d\n",getpid(),getppid());
    for(i=0;i<5;i++)
    {
        j=0;
        while(j<size)
        {
            ret=write(fd,&buf[j++], 1);
            if(-1 == ret)
            {
                perror("write");
                exit(4);
            }
            usleep(1);
        }
    }

    //信号量的V操作,即解锁信号量
    sembuf.sem_num=0;
    sembuf.sem_op=1;
    sembuf.sem_flg=0;
    /*semop(semid,&sembuf,1);*/  //取消信号量到作用

    semctl(semid,0,IPC_RMID);
    close(fd);

    return 0;
}
    生成的test文件内容如下:
ppiidd==22333387,,  ppppiidd==2731347

ppiidd==22333378,,  ppppiidd==721343
7p
ipdi=d2=323373,8 ,p ppipdi=d7=1243
3p7i
dp=i2d3=3273,3 8p,p ipdp=i7d1=42
3p3i7d
=p2i3d3=72,3 3p8p,i dp=p7i1d4=
2337
    可以发现两个进程同时访问一个文件,而没有互斥机制的话,就会出现乱码。因此在访问临界资源的时候,就需要
采用互斥机制。
 
 
4、共享内存
    进程都具有自己的虚拟地址空间(即进程空间),进程A不能随意的访问进程B的进程空间; 内核提供了一种机制,
可以在物理内存中开辟一块存储空间,这块存储空间可供进程A或者进程B访问, 这样一块存储空间就是共享内存。
    要使用共享内存也需要获取一个IPC键值,通过  ftok()获取IPC键值。
    获取到IPC键值后,就需要向系统申请共享的存储空间,通过函数 shmget( ) 申请共享空间,并获取关于共享内存的
ID标识符。 shmget()的原型如下所示:
SHMGET(2)                  Linux Programmer’s Manual                 SHMGET(2)
NAME
       shmget - allocates a shared memory segment
SYNOPSIS
       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/shm.h>

       int shmget(key_t key,    //IPC 键值
                         size_t size,   //要申请的内存空间的大小
                         int shmflg);  //共享内存的空间打开标志  ,与 open 的打开标志类似,
    返回值:
                申请成功返回共享内存标识ID, 失败返回-1
    申请成功后,还不能访问共享内存,因为访问内存需要知道内存的地址或者指针,所以就需要向系统申请返回
共享内存的地址或者指针。通过 shmmat( )向系统申请返回共享内存的首地址或者指针。其原型如下:
SHMOP(2)                   Linux Programmer’s Manual                  SHMOP(2)
NAME
       shmop - shared memory operations
SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/shm.h>

       void *shmat(int shmid,    //共享内存标志ID
                           const void *shmaddr,  //传递NULL,表示要系统分配存储缓冲区,传递地址表示指定地址
                           int shmflg);   //打开标志,

       int shmdt(const void *shmaddr);   //删除共享内存
返回值:
        成功返回共享内存的首地址(虚拟地址),失败返回NULL。
 
        在成功返回共享内存首地址后,就可以向访问用malloc 分配的内存一样进行操作。
 
Exp:  申请共享内存,并往共享内存写的文件  shm-w.c 
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define SHM_SIZE 128

int main(int argc,char* argv[])
{
    key_t key;
    int shm_id;
    char* shm_p;

    //获取IPC 键值
    key=ftok("./shm-w.c",1);
    if(-1 == key)
    {
        perror("ftok");
        exit(1);
    }

    //申请共享内存空间,大小为 SHM_SIZE
    shm_id=shmget(key,SHM_SIZE,IPC_CREAT);
    if(-1 == shm_id )
    {
        perror("shmget");
        exit(2);
    }

    //将申请的共享内存映射到用户空间
    shm_p=shmat(shm_id,NULL,0); //
    if(NULL == shm_p )
    {
        perror("shmat");
        exit(3);
    }

    //将数据写入到共享内存   写入到数据可以在其他进程中读取
    memset(shm_p,0,SHM_SIZE);
    strcpy(shm_p, "this is a sheard memmory.\n"); //这个函数不安全,需要注意

    return 0;
}
 
    从共享内存中读取数据的文件  shm-r.c 
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define SHM_SIZE 128

int main(int argc,char* argv[])
{
    key_t key;
    int shm_id;
    char* shm_p;
    char  buf[SHM_SIZE];

    //获取IPC 键值
    key=ftok("./shm-w.c",1);
    if(-1 == key)
    {
        perror("ftok");
        exit(1);
    }

    //申请共享内存空间,大小为 SHM_SIZE
    shm_id=shmget(key,SHM_SIZE,IPC_CREAT);
    if(-1 == shm_id )
    {
        perror("shmget");
        exit(2);
    }

    //将申请的共享内存映射到用户空间
    shm_p=shmat(shm_id,NULL,0); //
    if(NULL == shm_p )
    {
        perror("shmat");
        exit(3);
    }

    //从共享内存读取数据
    memset(buf,0,SHM_SIZE);
    strcpy(buf, shm_p); //这个函数不安全,需要注意
    printf("the data read from sheard memory is: %s",buf);

    shmdt(shm_p); //申请撤销共享内存
    return 0;
}
 
程序执行的效果如下:
[root@localhost shm]# gcc shm-w.c -o shmw
[root@localhost shm]# gcc shm-r.c -o shmr
[root@localhost shm]# ./shmw
[root@localhost shm]# ./shmr
the data read from sheard memory is: this is a sheard memmory.
[root@localhost shm]# 

 

  【Linux草鞋应用编程系列】_3_进程间通信

   本系列文章未完,待续。

   如果查看的过程中发现错误,请不吝指教,包括错别字、标点符号等。

     前篇:【linux草鞋应用编程系列】_2_ 环境变量和进程控制 

 
posted on 2013-12-13 18:02  volcanol  阅读(1662)  评论(0编辑  收藏  举报
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