进程间通信（一）
1.进程是一种单执行流，每个进程都私有/独占一份系统资源，代码段共享但是数据段不共享，子进程写数据时会触发写实拷贝，从而保证资源独享。总的来说 每个进程各自有不同的用户地址空间,任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到 。
所以进程之间要交换数据必须通过内核,在内核中开辟一块缓冲区,进程1把数据从用户空间 拷到内核缓冲区,进程2再从内核缓冲区把数据读走,内核提供的这种机制称为进程间通信 如图所示：
进程间通信(IPC,InterProcess Communication)的方式：
1.管道：匿名管道、命名管道
2.XSI IPC：消息队列、信号量、共享内存
XSI IPC，依托标识符和键来实现的，如同管道靠文件描述符来实现一样。
XSI IPC使用一般步骤：
1）IPC对象进程内部用标识符identifier，进程外部标识用key
2）首先用semget,shmget,msgget等函数根据key创建或获取IPC对象的identifier
3）然后根据identifier用semctrl,shmctrl等控制函数做某些修改，这步可选
4）最后用各个IPC特有操作函数如semop,shmat等函数操作）
匿名管道（pipe）
调⽤用pipe函数时在内核中开辟一块缓冲区(称为管道)用于通信,它有一个读端一个写端,然后 通过filedes参数传出给用户程序两个文件描述符,filedes[0]指向管道的读端,filedes[1]指向 管道 的写端(很好记,就像0是标准输入1是标准输出一样)。所以管道在用户程序看起来就像一个打开的文件,通过read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向这个文件读写数据其实是在读写内核缓冲区。pipe函数调用成功返回0,调用失败返回-1。
1. 父进程调用pipe开辟管道,得到两个文件描述符指向管道的两端。
2. 父进程调用fork创建子进程,那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。
3. 父进程关闭管道读端,子进程关闭管道写端。父进程可以往管道里写,子进程可以从管道里读,管道是用环形队列实现的,数据从写端流入从读端流出,这样就实现了进程间通信
int Test1() //Test Creat IPC Fun "pipe()"
{
int _pipe[2]; //two file describe sign
int ret = pipe(_pipe);
if (ret == -1)
{
perror( "create pipe error" );
return 1;
}
pid_t id = fork();
if (id < 0)
{
perror( "create fork error" );
return 1;
}
else if (id == 0) //child only write,father only read
{ //child
close(_pipe[0]);
int i=0;
char * msg = "hello world" ;
while (i<5)
{
write(_pipe[1],msg,strlen(msg));
sleep(1);
++i;
}
}
else
{ //father
close(_pipe[1]);
int i=0;
char buf[1024];
while (i<5)
{
read(_pipe[0],buf, sizeof (buf)-1);
printf( "%s\n" ,buf);
++i;
}
}
return 0;
}
使用管道有一些限制:
两个进程通过一个管道只能实现单向通信。比如上面的例子,父进程写子进程读,如果有时候也需要子进程写父进程读,就必须另开一个管道。（原因： 管道是一种半双工方式，即对于进程来说，要么只能读管道，要么只能写管道。不允许对管道又读又写）<半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输>
管道的读写端通过打开的文件描述符来传递,因此要通信的两个进程必须从它们的公共祖先 那⾥里继承管道文件描述符。
父进程fork两次,把文件描述符传给两个子进程,然后两个子进程之间通信, 总之需要通过fork传递文件描述符使两个进程都能访问同一管道,它们才能通信。也就是说，管道通信是需要进程之间有血缘关系。
⽤用管道需要注意以下4种特殊情况(假设都是阻塞I/O操作,没有设置O_NONBLOCK标志):
1. 如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了(管道写端的引⽤用计数等于0),而仍然有进程 从管道的读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会返回0,就像 读到文件 末尾一样。
2. 如果有指向管道写端的文件描述符没关闭(管道写端的引用计数⼤大于0),而持有管道写端的进程也没有向管道中写数据,这时有进程从管道读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会阻塞,直到管道中有数据可读了才读取数据并返回
3. 如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了(管道读端的引用计数等于0),这时有进程向管道的写端write,那么该进程会收到信号SIGPIPE,通常会导致进程异常终止。
4. 如果有指向管道读端的文件描述符没关闭(管道读端的引⽤用计数⼤大于0),而持有管道读端的进程也没有从管道中读数据,这时有进程向管道写端写数据,那么在管道被写满时再次write会阻塞,直到管道中有空位置了才写入数据并返回。
命名管道（FIFO） 文件系统中的路径名是全局的,各进程都可以访问,因此可以⽤用文件系统中的路径名来标识一 个IPC通道。 命名管道也被称为FIFO文件，它是一种特殊类型的文件，它在文件系统中以文件名的形式存在，但是它的行为却和之前所讲的没有名字的管道（匿名管道）类似。
由于Linux中所有的事物都可被视为文件，所以对命名管道的使用也就变得与文件操作非常的统一，也使它的使用非常方便，同时我们也可以像平常的文件名一样在命令中使用。 创建命名管道 我们可以使用两下函数之一来创建一个命名管道，他们的原型如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);
int mknod(const char *filename, mode_t mode | S_IFIFO, (dev_t)0);
这两个函数都能创建一个FIFO文件，注意是创建一个真实存在于文件系统中的文件， filename指定了文件名，而mode则指定了文件的读写权限。
mknod是比较老的函数，而使 用mkfifo函数更加简单和规范，所以建议在可能的情况下，尽量使⽤用mkfifo而不是mknod。
//client.c
int main()
{
int fp = open(_PATH_,O_RDONLY);
if (fp < 0)
{
perror( "open file fail" );
return -1;
}
char buf[_SIZE_];
memset(buf, '\0' ,sizeof (buf));
while (1)
{
int ret = read(fp,buf,sizeof (buf)-1);
if (ret <= 0)
{
perror( "read fail of read over" );
return -1;
}
printf( "%s\n" ,buf);
if (strncmp(buf,"quit" ,4) == 0)
break ;
}
close(fp);
return 0;
}
//server.c
int main()
{
int ret = mkfifo(_PATH_,0644);
if (ret == -1)
{
perror( "mkfifo" );
return -1;
}
int fp = open(_PATH_,O_WRONLY);
if (fp == -1)
{
perror( "open file" );
return -2;
}
char buf[_SIZE_];
memset(buf, '\0' ,sizeof (buf));
while (1)
{
scanf( "%s" ,buf);
int ret = write(fp,buf,strlen(buf)+1);
// sleep(5);
if (ret <= 0)
{
perror( "write error" );
return -3;
}
if (strncmp(buf,"quit" ,4) == 0)
break ;
}
close(fp);
return 0;
}
