Linux进程间通信

匿名管道pipe

具有亲缘关系的两个进程间通信，半双工通信，要实现全双工通信需要创建两个pipe。

相关系统调用

函数名	作用
fork()	复制一个子进程。
pipe()	创建一个管道。
close()	用于关闭管道读/写端。
write()	向管道写入。
read()	从管道读出。

实例

#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main() {
    int result = -1;
    char str[] = "hello,process!";  //要写入的数据
    char buf[256];  //读出缓冲区
    int fd[2];  //读/写文件描述符
    int *pipe_read = &fd[0];  //管道读写指针，便于区分读写文件描述符
    int *pipe_write = &fd[1];
    pid_t pid = -1;   //进程号，用于标识子进程与父进程

    result = pipe(fd);  //创建管道
    if(result != 0) {
        printf("open pipe ERROR\n");
        exit(0);
    }
    pid = fork();  //创建子进程
    if(pid == -1) {
        printf("create process ERROR\n");
        exit(0);
    }
    if(pid == 0) {  //子进程
        close(*pipe_read);  //关闭通道读功能
        write(*pipe_write, str, strlen(str));  //管道写
        close(*pipe_write);  //写完关闭文件描述符
    }else {
        close(*pipe_write);
        read(*pipe_read, buf, sizeof(buf));
        close(*pipe_read);
        printf("收到子进程数据：%s", buf);
    }
    return 0;
}

运行结果：

[Running] cd "/home/tayoou/pipe/" && gcc pipe.c -o pipe && "/home/tayoou/pipe/"pipe
收到子进程数据：hello,process!

命名管道fifo

无亲缘关系的进程间进行通信，是一种特殊的文件，在文件系统中以文件名的形式存在，数据存储在内存中，命名管道可以在终端创建或程序中创建。

相关函数

函数名	功能
mkfifo()	创建一个命名管道。
open()	打开一个命名管道（文件）。
read()	读命名管道（文件）。
write()	写命名管道（文件）。

实例

fifo_write.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    int result = -1;
    int fifo_fd = -1;  //命名管道文件描述符
    char str[] = "hello fifo!";

    result = mkfifo("myfifo", 0666);  //创建命名管道，读写权限拉满，由于命名管道不可执行，因此不是0777

    if(result != 0) {
        printf("create mkfifo FAIL\n");
        exit(0);
    }

    fifo_fd = open("myfifo", O_WRONLY); //只写打开命名管道
    //fifo_fd = open("myfifo", O_WRONLY | O_NONBLOCK); //非阻塞方式写
    
    if(fifo_fd == -1) {
        printf("open fifo FAIL\n");
        exit(0);
    }
    
    result = write(fifo_fd, str, strlen(str));  //向命名管道写

    if(result == -1) {
        printf("write fifo FAIL\n");
        exit(0);
    }
    
    printf("write %s to fifo\n", str);
    close(fifo_fd);
    return 0;
}

fifo_read.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int read_fd = -1;
    int result = -1;
    char buf[256];
    read_fd = open("myfifo", O_RDONLY);  //打开命名管道，只读

    if(read_fd == -1) {
        printf("open fifo FAIL\n");
        exit(0);
    }
    
    memset(buf, 0, sizeof(buf));  //数组初始化
    result = read(read_fd, buf, sizeof(buf));  //从命名管道读
    //fifo_fd = open("myfifo", O_WRONLY | O_NONBLOCK); //非阻塞方式读

    if(result == -1) {
        printf("read fifo FAIL\n");
        exit(0);
    }

    printf("recive %s from fifo\n", buf);
    close(read_fd);
    return 0;
}

运行结果：

tayoou@:~/fifo$ ./fifo_write
write hello fifo! to fifo
tayoou@:~/fifo$ ./fifo_read
recive hello fifo! from fifo

消息队列MQ

相关函数

函数名	功能
msgget()	创建/获取消息队列
msgsnd()	发送消息到消息队列
msgrcv()	从消息队列获取消息
msgctl()	控制消息队列（包括删除）

实例

mq_send.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

struct mq_send
{
    long type;  //消息类型，用来表示某一类消息
    char data[256];     //消息内容
};

int main() {
    int qid = -1;  //消息队列ID
    struct mq_send msg;
    int result = -1;
    qid = msgget((key_t)1234, IPC_CREAT | 0666);  //创建消息队列，用key值来唯一标识一个消息队列，权限为0666

    if(qid == -1) {
        printf("creat msgget FAIL\n");
        exit(0);
    }
    while(1) {
        memset(msg.data, 0, sizeof(msg.data));  //初始化数组
        if(fgets(msg.data, sizeof(msg.data), stdin) == NULL) {  //获取键盘输入
            printf("stdin FAIL\n");
            exit(0);
        }

        msg.type = getpid();  //获得进程号，此步并非必须，可以设置type为大于0的任意值
        result = msgsnd(qid, &msg, sizeof(msg.data), 0);  //发送data到mq
        if(result == -1) {
            printf("send msg FAIL\n");
            exit(0);
        }

        printf("send msg to mq: %s", msg.data);

        if(strcmp(msg.data, "quit\n") == 0) {  //退出判断逻辑
            printf("quit SUCCESS\n");
            exit(0);
        }
    }
}

mq_rcv.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

struct mq_rcv
{
    long type;
    char data[256];
};

int main() {
    int qid = -1;
    struct mq_rcv msg;
    int result = -1;
    qid = msgget((key_t)1234, IPC_CREAT | 0666);  //使用相同的消息队列key值获取消息队列ID
    if(qid == -1) {
        printf("creat mq FAIL\n");
        exit(0);
    }

    while(1) {
        result = msgrcv(qid, &msg, sizeof(msg.data), 0, 0);  //从消息队列获取消息，第四个0(type)表示不按类型取，直接取mq的第一个消息。第五个0(msgflg)表示使用默认方式(阻塞)获取消息。
        if(result == -1) {
            printf("read mq FAIL\n");
            exit(0);
        }
        printf("recive data from mq: %s", msg.data);
        if(strcmp(msg.data, "quit\n") == 0) {
            msgctl(qid, IPC_RMID, NULL);  //删除消息队列。
            printf("close mq SUCCESS\n");
            break;
        }
    }
    return 0;
}

运行结果：

tayoou@:~/mq$ ./mq_send
test
send msg to mq: test
nihao
send msg to mq: nihao
:)
send msg to mq: :)
quit
send msg to mq: quit
quit SUCCESS

tayoou@:~/mq$ ./mq_rcv
recive data from mq: test
recive data from mq: nihao
recive data from mq: :)
recive data from mq: quit
close mq SUCCESS

进程信号量 system-V

本质是计数器，用于保护临界资源。不同于全局变量，信号量的P/V是原子操作。区别于线程POSIX信号量。

相关函数

函数名	功能
semget()	创建、获取信号量集
semop()	进行PV操作
semctl()	管理信号量

示例