进程间通信
一个管道文件的通信半双工的，且不能用lseek()函数操作，其他操作与普通文件一样。
1、匿名pipe
#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]);
- 功能：创建无名管道。
- 参数：
pipefd: 为int型数组的首地址，其存放了管道的文件描述符pipefd[0]、pipefd[1]。当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符fd[0]和fd[1]。其中fd[0]固定用于读管道，而fd[1]固定用于写管道。一般文件 I/O的函数都可以用来操作管道(lseek()除外)。 - 返回值：
成功：0
失败：-1
2、命名pipe
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
- 功能：
命名管道的创建。 - 参数：
pathname : 普通的路径名，也就是创建后 FIFO 的名字。
mode : 文件的权限，与打开普通文件的 open() 函数中的 mode 参数相同。(0644) - 返回值：
成功：0 状态码
失败：如果文件已经存在，则会出错且返回 -1。 - 注意：
管道默认大小65536字节
管道读写四种情况
- 写端文件描述符全部关闭 （管道写端引用计数为0） ，管道没数据，read会返回0，就像读到文件末尾一样，不设置
errno。 - 写端没关闭，管道没数据，则
read阻塞。若读端设置非阻塞，read返回-1，errno设置为EAGAIN - 读端都关闭，写端进程会收到信号
SIGPIPE，进程异常终止。 - 读端没关闭，管道写满，写端阻塞。若写端设置非阻塞，
write返回-1，errno设置为EAGAIN
3、内存映射：mmap()函数
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
- 功能:
一个文件或者其它对象映射进内存 - 参数：
addr: 文件映射到内存哪个位置, 通常设为NULL, 由系统指定
length：映射到内存的文件长度
prot： 映射区的保护方式, 最常用的 :
a) 读：PROT_READ
b) 写：PROT_WRITE
c) 读写：PROT_READ | PROT_WRITE
flags： 映射区的特性, 可以是
a) MAP_SHARED（直写法）: 写入映射区的数据会复制回文件, 且允许其他映射该文件的进程共享。
b) MAP_PRIVATE ： 对映射区的写入操作会产生一个映射区的复制(copy - on - write), 对此区域所做的修改不会写回原文件。
fd：由open返回的文件描述符, 代表要映射的文件。
offset：以文件开始处的偏移量, 必须是4k（内存页面大小）的整数倍, 通常为0, 表示从文件头开始映射 - 返回值：
成功：返回创建的映射区首地址
失败：MAP_FAILED宏
#include <sys/mman.h>
int munmap(void *addr, size_t length);
- 功能：
释放内存映射区 - 参数：
addr：使用mmap函数创建的映射区的首地址
length：映射区的大小 - 返回值：
成功：0
失败：-1
多个进程通过对同一个文件映射达到共享内存的目的，对共享内存的操作需要配合信号量等同步机制。
注意事项
- 创建映射区的过程中，隐含着一次对映射文件的读操作。
- 当MAP_SHARED时，要求：映射区的权限应 <=文件打开的权限(出于对映射区的保护)。而MAP_PRIVATE则无所谓，因为mmap中的权限是对内存的限制。
- 映射区的释放与文件关闭无关。只要映射建立成功，文件可以立即关闭。
- 特别注意，当映射文件大小为0时，不能创建映射区。所以，用于映射的文件必须要有实际大小。mmap使用时常常会出现总线错误，通常是由于共享文件存储空间大小引起的。
- munmap传入的地址一定是mmap的返回地址。坚决杜绝指针++操作。
- mmap创建映射区出错概率非常高，一定要检查返回值，确保映射区建立成功再进行后续操作。
4、进程同步（信号量）
访问这种资源的代码称为临界区，需要一种手段（同步原语）让进程之间相互通气以便互斥访问临界区。
信号量
信号通常是系统用来通知进程，当一个信号量为0，说明没有唤醒进程的操作，如果大于0表示有多个唤醒操作。对信号量有两个操作：down（P : proberen 尝试）和up（V : verhogen 增加），分别为消耗一个信号和增加一个信号。down和up为原子操作。
down：检查信号量如果大于0，则信号量减一，否则阻塞。
up：如果有进程在这个信号量上阻塞（信号量当然为0），则唤醒一个进程，否则信号量加一。
互斥量
最大值为1的信号量。
条件变量
条件变量要配合一个互斥锁，是一个全局变量，作用是使线程阻塞直到等待一个条件成立再继续运行。条件变量是一个队列，线程检测到条件不满足会将自己加入（wait()）这个队列里等待被唤醒。另外的线程在改变条件的时候也可以唤醒（signal()）队列中的一个或全部线程。注意这个唤醒操作是将线程从条件变量的队列里出列，进入互斥锁的阻塞队列竞争互斥锁，而不是唤醒就直接开始执行下边的代码。没有被唤醒的线程会继续在条件变量的队列中，即使互斥锁被释放也不会去获得锁。
一个典型的条件变量使用：
wait端：
std::mutex mtx;
std::condition_variable_any cond;
void child() {
mtx.lock();
while(not some condiiton) //使用while为了避免“虚假唤醒”
cond.wait(mtx); // 释放锁，加入条件变量的阻塞队列
//被唤醒，获得锁，继续执行
// do somthing
mtx.unlock();
}
void parent() {
mtx.lock();
//do somthing,条件满足
cond.notify_one(); // 唤醒一个线程
cond.notify_all(); // 唤醒全部线程
mtx.unlock();
}
5、消息队列
消息队列是一个消息的链表，保存在内核中。每个消息队列有唯一的 key。
消息队列允许一个或多个进程向它写入与读取消息。消息的发送者和接收者不需要同时与消息队列交互。消息会保存在队列中，直到接收者取回它。也就是说，消息队列是异步的，但这也造成了一个缺点，就是接收者必须轮询消息队列，才能收到最近的消息。
