IPC进程间通讯
前言
进程间通信（IPC，InterProcess Communication）指的是不同进程之间传播和交流信息的一种途径，主要可以用来多进程直接的协调调度。可以通过巧妙的进程间通信，实现多进程之间无不干扰的和谐工作。
PIPE无名管道
管道方式是比较简单的、比较古老的Unix进程间通信的方法。
特点
- 数据的流向为单向，只能从某个进程流向另一个进程，采用半双工模式工作。具有固定的写端、读端；
- 只能作用于亲属关系的进程之间，即父子进程之间或者兄弟进程之间；
- 是一种比较特殊的文件，一个进程使用write模式，另一个进程使用read模式。这个所谓的文件不存储于文件系统，只存在于内存中。
原理
#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]); // 成功为0， 失败为-1；
// fd[0]为读，fd[1]为写；
建立管道的时候，会闯将两个文件描述符：
fd[0]: 读fd[1]: 写
例子
如上述IPC图所示，当一个管道建立时候，会有两个文件描述符，而且在内存中会有管道与其对应。与此同时，单个进程中的管道几乎没有任何用处，所以pipe的进程接着就可以调用fork函数。子进程顺带着继承了父进程的IPC通道。如下图所示：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fd[2]; // 两个文件描述符
pid_t pid;
char buff[20];
if(pipe(fd) < 0) // 创建管道
printf("Create Pipe Error!\n");
if((pid = fork()) < 0) // 创建子进程
printf("Fork Error!\n");
else if(pid > 0) // 父进程
{
close(fd[0]); // 父进程关闭读端，准备向内写入数据
write(fd[1], "hello world\n", 12);
}
else
{
close(fd[1]); // 子进程关闭写端，准备从中读取数据
read(fd[0], buff, 20);
printf("%s", buff);
}
return 0;
}
FIFO命名管道
FIFO，称为命名管道，也是一种"文件"。
特点
- FIFO可以在无关进程之间交换数据，不同于无名管道；
- 是一种文件，以一种特殊设备文件的形式被存储在文件系统中。
原理
#include <sys/stat.h>
// 返回值：成功返回0，出错返回-1
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
这个mode参数与open函数中的mode相同。一旦创建了FIFO，就可以用一般的文件I/O操作它。
当open一个FIFO时候，会涉及到是否设置非阻塞标志(O_NONBLOCK)的区别：
- 若没有指定
O_NONBLOCK(默认)，只读open要阻塞到某个其他进程为写而打开此FIFO。类似的，只写open要阻塞到某个进程为读而打开它。 - 若指定了
O_NONBLOCK，则只读open立即返回。而只写open将出错返回-1，如果没有进程已经为读而打开这个FIFO，其errno置为ENXIO。
总的来说，FIFO的通信方式就类似于在进程中使用文件的方式彼此传输数据，只不过FIFO类型的文件同时兼具管道的特征。数据被读取以后，数据也会被响应删除，并且遵循先进先出（First In First OUT）。
例子
write_fifo.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> // exit
#include<fcntl.h> // O_WRONLY
#include<sys/stat.h>
#include<time.h> // time
int main()
{
int fd;
int n, i;
char buf[1024];
time_t tp;
printf("I am %d process.\n", getpid()); // 说明进程ID
if((fd = open("fifo1", O_WRONLY)) < 0) // 以写打开一个FIFO
{
perror("Open FIFO Failed");
exit(1);
}
for(i=0; i<10; ++i)
{
time(&tp); // 取系统当前时间
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) // 写入到FIFO中
{
perror("Write FIFO Failed");
close(fd);
exit(1);
}
sleep(1); // 休眠1秒
}
close(fd); // 关闭FIFO文件
return 0;
}
read_fifo.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/stat.h>
int main()
{
int fd;
int len;
char buf[1024];
if(mkfifo("fifo1", 0666) < 0 && errno!=EEXIST) // 创建FIFO管道
perror("Create FIFO Failed");
if((fd = open("fifo1", O_RDONLY)) < 0) // 以读打开FIFO
{
perror("Open FIFO Failed");
exit(1);
}
while((len = read(fd, buf, 1024)) > 0) // 读取FIFO管道
printf("Read message: %s", buf);
close(fd); // 关闭FIFO文件
return 0;
}
消息队列
消息队列是消息的链表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。通常被用来在不同进程发送特定格式的消息数据。
特点
- 消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。
- 消息队列独立于发送和接收的进程，进程终止时，消息队列及其内容不会删除。也就是说某个进程写入消息队列的消息，可以在未来一段时间后，被另一个进程读取。
- 消息队列可以实现消息的随机查询，消息不一定要以FIFO方式读取，也可以按照消息类型。
原理
#include <sys/msg.h>
// 创建或打开消息队列：成功返回队列ID，失败返回-1
int msgget(key_t key, int flag);
// 添加消息：成功返回0，失败返回-1
int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t size, int flag);
// 读取消息：成功返回消息数据的长度，失败返回-1
int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t size, long type,int flag);
// 控制消息队列：成功返回0，失败返回-1
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
在以下两种情况下，msgget将创建一个新的消息队列：
- 如果没有与键值key相对应的消息队列，并且flag中包含了
IPC_CREAT标志位。 - key参数为
IPC_PRIVATE。
函数msgrcv在读取消息队列时，type参数有下面几种情况：
type == 0，返回队列中的第一个消息；type > 0，返回队列中消息类型为 type 的第一个消息；type < 0，返回队列中消息类型值小于或等于 type 绝对值的消息，如果有多个，则取类型值最小的消息。
可以看出，type值非 0 时用于以非先进先出次序读消息。也可以把 type 看做优先级的权值。
例子
下面写了一个简单的使用消息队列进行IPC的例子，服务端程序一直在等待特定类型的消息，当收到该类型的消息以后，发送另一种特定类型的消息作为反馈，客户端读取该反馈并打印出来。
msg_server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/msg.h>
// 用于创建一个唯一的key
#define MSG_FILE "/etc/passwd"
// 消息结构
struct msg_form {
long mtype;
char mtext[256];
};
int main()
{
int msqid;
key_t key;
struct msg_form msg;
// 获取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);
// 创建消息队列
if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)
{
perror("msgget error");
exit(1);
}
// 打印消息队列ID及进程ID
printf("My msqid is: %d.\n", msqid);
printf("My pid is: %d.\n", getpid());
// 循环读取消息
for(;;)
{
msgrcv(msqid, &msg, 256, 888, 0);// 返回类型为888的第一个消息
printf("Server: receive msg.mtext is: %s.\n", msg.mtext);
printf("Server: receive msg.mtype is: %d.\n", msg.mtype);
msg.mtype = 999; // 客户端接收的消息类型
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/msg.h>
// 用于创建一个唯一的key
#define MSG_FILE "/etc/passwd"
// 消息结构
struct msg_form {
long mtype;
char mtext[256];
};
int main()
{
int msqid;
key_t key;
struct msg_form msg;
// 获取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);
// 打开消息队列
if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)
{
perror("msgget error");
exit(1);
}
// 打印消息队列ID及进程ID
printf("My msqid is: %d.\n", msqid);
printf("My pid is: %d.\n", getpid());
// 添加消息，类型为888
msg.mtype = 888;
sprintf(msg.mtext, "hello, I'm client %d", getpid());
msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);
// 读取类型为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;
}
信号
信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量的作用不是直接发送通信的数据，而是用于实现进程之间的互斥或者同步。
特点
- 信号量用于进程间同步，如果要实现进程间通信需要使用共享内存。
- 信号量基于操作系统的PV操作，程序对信号量的操作都是原子操作。
- 每次对信号量的PV操作不仅限于信号量值+1或者-1，而且可以加减任意正整数。
- 支持信号量组。
原理
最简单的信号量是只能取 0 和 1 的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二值信号量（Binary Semaphore）。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。
Linux 下的信号量函数都是在通用的信号量数组上进行操作，而不是在一个单一的二值信号量上进行操作。
#include <sys/sem.h>
// 创建或获取一个信号量组：若成功返回信号量集ID，失败返回-1
int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);
// 对信号量组进行操作，改变信号量的值：成功返回0，失败返回-1
int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t numops);
// 控制信号量的相关信息
int semctl(int semid, int sem_num, int cmd, ...);
当semget创建新的信号量集合时，必须指定集合中信号量的个数（即num_sems），通常为1； 如果是引用一个现有的集合，则将num_sems指定为 0 。
在semop函数中，sembuf结构的定义如下：
struct sembuf
{
short sem_num; // 信号量组中对应的序号，0～sem_nums-1
short sem_op; // 信号量值在一次操作中的改变量
short sem_flg; // IPC_NOWAIT, SEM_UNDO
}
其中 sem_op 是一次操作中的信号量的改变量：
-
若
sem_op > 0，表示进程释放相应的资源数，将 sem_op 的值加到信号量的值上。如果有进程正在休眠等待此信号量，则换行它们。 -
若
sem_op < 0，请求 sem_op 的绝对值的资源。-
如果相应的资源数可以满足请求，则将该信号量的值减去sem_op的绝对值，函数成功返回。
-
当相应的资源数不能满足请求时，这个操作与
sem_flg有关。
-
sem_flg 指定
IPC_NOWAIT，则semop函数出错返回EAGAIN。 -
sem_flg 没有指定
IPC_NOWAIT，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生：
- 当相应的资源数可以满足请求，此信号量的semncnt值减1，该信号量的值减去sem_op的绝对值。成功返回；
- 此信号量被删除，函数smeop出错返回EIDRM；
- 进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，此情况下将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR
-
-
-
若
sem_op == 0，进程阻塞直到信号量的相应值为0：-
当信号量已经为0，函数立即返回。
-
如果信号量的值不为0，则依据
sem_flg决定函数动作：
-
sem_flg指定
IPC_NOWAIT，则出错返回EAGAIN。 -
sem_flg没有指定
IPC_NOWAIT，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生：
- 信号量值为0，将信号量的semzcnt的值减1，函数semop成功返回；
- 此信号量被删除，函数smeop出错返回EIDRM；
- 进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，在此情况将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR
-
-
在semctl函数中的命令有多种，这里就说两个常用的：
SETVAL：用于初始化信号量为一个已知的值。所需要的值作为联合semun的val成员来传递。在信号量第一次使用之前需要设置信号量。IPC_RMID：删除一个信号量集合。如果不删除信号量，它将继续在系统中存在，即使程序已经退出，它可能在你下次运行此程序时引发问题，而且信号量是一种有限的资源。
例子
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/sem.h>
// 联合体，用于semctl初始化
union semun
{
int val; /*for SETVAL*/
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
};
// 初始化信号量
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:
// 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1
// 若信号量值为0，进程挂起等待
int sem_p(int sem_id)
{
struct sembuf sbuf;
sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
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：
// 释放资源并将信号量值+1
// 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
int sem_v(int sem_id)
{
struct sembuf sbuf;
sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
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;
}
// 删除信号量集
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; // 信号量集ID
key_t key;
pid_t pid;
// 获取key值
if((key = ftok(".", 'z')) < 0)
{
perror("ftok error");
exit(1);
}
// 创建信号量集，其中只有一个信号量
if((sem_id = semget(key, 1, IPC_CREAT|0666)) == -1)
{
perror("semget error");
exit(1);
}
// 初始化：初值设为0资源被占用
init_sem(sem_id, 0);
if((pid = fork()) == -1)
perror("Fork Error");
else if(pid == 0) /*子进程*/
{
sleep(2);
printf("Process child: pid=%d\n", getpid());
sem_v(sem_id); /*释放资源*/
}
else /*父进程*/
{
sem_p(sem_id); /*等待资源*/
printf("Process father: pid=%d\n", getpid());
sem_v(sem_id); /*释放资源*/
del_sem(sem_id); /*删除信号量集*/
}
return 0;
}
共享内存
共享内存一般指的是两个或者多个进程共享一个特定的存储区
IPC系统的实例分析——POSIX共享内存
这里举得例子是共享内存的POSIX API，首先什么是POSIX?
POSIX：可移植操作系统接口(Portable Operating System Interface of UNIX)。是IEEE为了要在各种Unix操作系统上运行的软件而定义的一系列API标准的总称，其正式称呼为IEEE1003。
有几种IPC进程间通信机制适用于POSIX系统，包括共享内存和消息传递。这里讨论的是共享内存的POSIX API。
进程必须首先调用shmget()创建共享内存段，(shmget()由Shared Memory Get派生而来)，下面的例子说明了shmget的使用：
segment_id = shmget(IPC_PRIVATE, size, S_IRUSER | S_IWUSER);
-
第一个参数指的是共享内存段关键字，如果其赋予IPC_PRIVATE，则生成一个新的共享内存段。
-
第二个参数指的是共享内存段的大小。
-
最后第三个参数标识模式，它明确了如何使用共享内存段——用来读、用来写或者二者都有。
-
返回值是一个表示共享内存段整数标识值。其他想用共享内存区域的进程必须指明这个标识符。
想访问共享内存段的进程必须使用chmat()(Shared Memory Attach)系统调用来将其加入地址空间。对shmat()的调用需要三个参数。下面用shmat加入一个共享内存。
shared_memory = ( char * )shmat(id, NULL, 0);
- 第一个是希望加入共享内存中内存段的整数标识值。
- 第二个是内存中的一个指针位置，标识要加入的共享内存所在。如果传递NULL，操作系统则为用户选择位置。
- 第三个参数标识一个标志，指定加入到的共享区域是只读模式还是写模式。
- 0 代表共享内存区域读或者写都可以。
- 标识模式表示允许将要加入到的共享内存区域为只读模式。
一旦共享内存区域被加入到进程的地址空间，进程就可以采用从shmat()返回的指针，作为一般的内存访问来访问共享内存。在这个例子中，shmat()返回一个指向字符串的指针。其他共享这个内存段的进程就可以看到这个更新。
sprintf(shared_memory,"Writting to shared memory");
一般来说，使用已有共享内存段的进程会先将共享内存段加入其地址空间，然后在访问共享内存区域。当一个进程不再需要访问共享内存的时候，它将从其他地址空间中分离出这一段。为了分离出这一段共享内存段，进程可以使用下面方法将共享内存的指针传给系统调用shmdt()。
shmdt(shared_memory);
最后可以采用系统调用shmctl()(把标志IPC_RMID和共享内存的标识符以其作为参数)，从系统中删除共享内存段。
#inlcude <stdio.h>
#inlcude <sys/shm.h>
#inlcude <sys/stat.h>
int main()
{
/* the identifer for the shared memory segment */
/* 共享内存段的身份标识符 */
int segment_id;
/* a pointer to the shared memory segment */
/* 指向共享内存段的指针 */
char * shared_memory;
/* the size(in byte) of the shared memory segment */
/* 共享内存段的大小 */
const int size = 4096
/* allocate a shared memory segment */
/* 分配一个共享内存段 */
segment_id = shmget(IPC_PRIVATE, size, S_IRUSER | S_IWUSER);
/* attach the shared memory segment */
/* 访问共享内存段 */
shared_memory = shmat(segment_id, NULL, 0);
/* write a message to the shared memory segment */
/* 想共享内存段写入message信息 */
sprintf(shared_memory, "Hi There!");
/* now print out the string from shared memory */
/* 现在打印共享内存中的数据 */
printf("*%s\n",shared_memory);
/* now detach the shared memory segment */
/* 从共享内存块中分离出shared_memory这一段 */
shmdt(shared_memory);
/* now remove the shared memory segment */
/* 移除整个共享内存段 */
shmctl(segment_id, IPC_RMID, NULL);
return 0;
}
特点
- 共享内存是最快的IPC方式，因为进程直接对内存进行存取；
- 因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步；
- 信号量和共享内存一般结合在一块使用，信号量用来同步对共享内存的访问。
原理
#include <sys/shm.h>
// 创建或获取一个共享内存：成功返回共享内存ID，失败返回-1
int shmget(key_t key, size_t size, int flag);
// 连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-1
void *shmat(int shm_id, const void *addr, int flag);
// 断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-1
int shmdt(void *addr);
// 控制共享内存的相关信息：成功返回0，失败返回-1
int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);
当用shmget函数创建一段共享内存时，必须指定其 size；而如果引用一个已存在的共享内存，则将 size 指定为0 。
当一段共享内存被创建以后，它并不能被任何进程访问。必须使用shmat函数连接该共享内存到当前进程的地址空间，连接成功后把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间，随后可像本地空间一样访问。
shmdt函数是用来断开shmat建立的连接的。注意，这并不是从系统中删除该共享内存，只是当前进程不能再访问该共享内存而已。
shmctl函数可以对共享内存执行多种操作，根据参数 cmd 执行相应的操作。常用的是IPC_RMID（从系统中删除该共享内存）。
例子
下面这个例子，使用了【共享内存+信号量+消息队列】的组合来实现服务器进程与客户进程间的通信。
- 共享内存用来传递数据；
- 信号量用来同步；
- 消息队列用来 在客户端修改了共享内存后 通知服务器读取。
server.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/shm.h> // shared memory
#include<sys/sem.h> // semaphore
#include<sys/msg.h> // message queue
#include<string.h> // memcpy
// 消息队列结构
struct msg_form {
long mtype;
char mtext;
};
// 联合体，用于semctl初始化
union semun
{
int val; /*for SETVAL*/
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
};
// 初始化信号量
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:
// 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1
// 若信号量值为0，进程挂起等待
int sem_p(int sem_id)
{
struct sembuf sbuf;
sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
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：
// 释放资源并将信号量值+1
// 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
int sem_v(int sem_id)
{
struct sembuf sbuf;
sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
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;
}
// 删除信号量集
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;
}
// 创建一个信号量集
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); /*初值设为1资源未占用*/
return sem_id;
}
int main()
{
key_t key;
int shmid, semid, msqid;
char *shm;
char data[] = "this is server";
struct shmid_ds buf1; /*用于删除共享内存*/
struct msqid_ds buf2; /*用于删除消息队列*/
struct msg_form msg; /*消息队列用于通知对方更新了共享内存*/
// 获取key值
if((key = ftok(".", 'z')) < 0)
{
perror("ftok error");
exit(1);
}
// 创建共享内存
if((shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT|0666)) == -1)
{
perror("Create Shared Memory Error");
exit(1);
}
// 连接共享内存
shm = (char*)shmat(shmid, 0, 0);
if((int)shm == -1)
{
perror("Attach Shared Memory Error");
exit(1);
}
// 创建消息队列
if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)
{
perror("msgget error");
exit(1);
}
// 创建信号量
semid = creat_sem(key);
// 读数据
while(1)
{
msgrcv(msqid, &msg, 1, 888, 0); /*读取类型为888的消息*/
if(msg.mtext == 'q') /*quit - 跳出循环*/
break;
if(msg.mtext == 'r') /*read - 读共享内存*/
{
sem_p(semid);
printf("%s\n",shm);
sem_v(semid);
}
}
// 断开连接
shmdt(shm);
/*删除共享内存、消息队列、信号量*/
shmctl(shmid, IPC_RMID, &buf1);
msgctl(msqid, IPC_RMID, &buf2);
del_sem(semid);
return 0;
}
client.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/shm.h> // shared memory
#include<sys/sem.h> // semaphore
#include<sys/msg.h> // message queue
#include<string.h> // memcpy
// 消息队列结构
struct msg_form {
long mtype;
char mtext;
};
// 联合体，用于semctl初始化
union semun
{
int val; /*for SETVAL*/
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
};
// P操作:
// 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1
// 若信号量值为0，进程挂起等待
int sem_p(int sem_id)
{
struct sembuf sbuf;
sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
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：
// 释放资源并将信号量值+1
// 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
int sem_v(int sem_id)
{
struct sembuf sbuf;
sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
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循环条件*/
// 获取key值
if((key = ftok(".", 'z')) < 0)
{
perror("ftok error");
exit(1);
}
// 获取共享内存
if((shmid = shmget(key, 1024, 0)) == -1)
{
perror("shmget error");
exit(1);
}
// 连接共享内存
shm = (char*)shmat(shmid, 0, 0);
if((int)shm == -1)
{
perror("Attach Shared Memory Error");
exit(1);
}
// 创建消息队列
if ((msqid = msgget(key, 0)) == -1)
{
perror("msgget error");
exit(1);
}
// 获取信号量
if((semid = semget(key, 0, 0)) == -1)
{
perror("semget error");
exit(1);
}
// 写数据
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); /*访问资源*/
scanf("%s", shm);
sem_v(semid); /*释放资源*/
/*清空标准输入缓冲区*/
while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);
msg.mtype = 888;
msg.mtext = 'r'; /*发送消息通知服务器读数据*/
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");
/*清空标准输入缓冲区*/
while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);
}
}
// 断开连接
shmdt(shm);
return 0;
}
注意：当scanf()输入字符或字符串时，缓冲区中遗留下了\n，所以每次输入操作后都需要清空标准输入的缓冲区。但是由于 gcc 编译器不支持fflush(stdin)（它只是标准C的扩展），所以我们使用了替代方案：
while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);
