进程间通信（无名管道，有名管道，共享内存）

无名管道

无名管道是半双工的，只能读或者写;

无名管道只能在相关的，有共同祖先的进程间使用;

一个fork（）或者exec（）调用创建的子进程继承了父进程文件描述符;

打开和关闭管道：

int pipe(int filedes[2]);

成功：打开两个文件描述符，保存在一个整数数组中，第一个文件描述符用于读取数据，第二个文件描述符用于写于数据，出错返回-1;关闭用close（）函数。

例：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
int main(int arg,char *args[]){
int fd[2];
char buf[100];
int len;
pipe(fd);
memset(buf,0,sizeof(buf));
int pid=fork();
if(pid==0){
close(fd[1]);//关闭写文件描述符
while((len=read(fd[0],buf,sizeof(buf)))>0){
write(STDOUT_FILENO,buf,len);
}
close(fd[0]);
}
else{
close(fd[0]);//关闭读文件描述符
strcpy(buf,"hello world\n");
write(fd[1],buf,sizeof(buf));//在管道里写入hello world
close(fd[1]);
waitpid(pid,NULL,0);//防止子进程僵死
}
return 0;
}

结果：

xin@xin-Lenovo-V3000:~/code/guandao/guandao1$ ./guandao1
hello world

（2）有名管道

（a）持久稳定的，存在文件系统中，能让无关联的进程交换数据;

（b）mkfifo[option]name 建立一个名为name的有名管道;

有名管道入门

接下来我们介绍有名管道的一个简单用法，我们在终端输入：

xin@xin-Lenovo-V3000:~$ mkfifo fifo1
xin@xin-Lenovo-V3000:~$ ls -l
总用量 52
drwxrwxr-x  2 xin xin  4096 8月  21 09:43 abc
-rw-rw-r--  1 xin xin 10240 8月  21 09:49 abc.tar
drwxrwxr-x 16 xin xin  4096 8月  23 10:15 code
prw-rw-r--  1 xin xin     0 8月  23 17:20 fifo1
drwxr-xr-x  2 xin xin  4096 7月  31 20:55 公共的
drwxr-xr-x  2 xin xin  4096 7月  31 20:55 模板
drwxr-xr-x  2 xin xin  4096 7月  31 20:55 视频
drwxr-xr-x  3 xin xin  4096 8月   7 23:12 图片
drwxr-xr-x  2 xin xin  4096 7月  31 20:55 文档
drwxr-xr-x  2 xin xin  4096 7月  31 21:16 下载
drwxr-xr-x  2 xin xin  4096 7月  31 20:55 音乐
drwxr-xr-x  2 xin xin  4096 8月  23 09:19 桌面

通过 ls -l，我们可以看到建立了一个fifo1的通道。

接下来：

ls>fifo1将ls命令输出到fifio1中。
cat<fifo1通过cat命令从fifo1中读取数据。

xin@xin-Lenovo-V3000:~$ ls
abc  abc.tar  code  fifo1  公共的  模板  视频  图片  文档  下载  音乐  桌面
xin@xin-Lenovo-V3000:~$ ls>fifo1
xin@xin-Lenovo-V3000:~$ cat<fifo1
abc
abc.tar
code
fifio1
fifo1
公共的
模板
视频
图片
文档
下载
音乐
桌面

rm fifo1可以关闭管道

xin@xin-Lenovo-V3000:~$ rm fifo1
xin@xin-Lenovo-V3000:~$ ls
abc  abc.tar  code  公共的  模板  视频  图片  文档  下载  音乐  桌面

有名管道深入

写fifo

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

int main(){
int len=0;
char buf[100];
memset(buf,0,sizeof(buf));
int fd=open("fifo1",O_RDONLY);
while((len=read(fd,buf,sizeof(buf)))>0){
printf("%s",buf);
memset(buf,0,sizeof(buf));
}
close(fd);
return 0;
}

读fifo：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(){
char buf[100];
memset(buf,0,sizeof(buf));
int fd=open("fifo1",O_WRONLY);
while(1){
read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf));//向标准输入输入数据，读取所有的键，包括回车，，保存在buf中。
if(buf[0]=='0')
break;
write(fd,buf,strlen(buf));//向管道写入buf的值。
memset(buf,0,sizeof(buf));
}
close(fd);
return 0;
}

打开两个终端，一个终端运行写fifo文件：

xin@xin-Lenovo-V3000:~/code/guandao/guandao2$ ./guandao2
hello world!
best or nothing!

另一个终端运行读fifo：

xin@xin-Lenovo-V3000:~/code/guandao/guandao2$ ./guandao2
hello world!
best or nothing!

如果我们改写写fifo文件：

//read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf));
scanf("%s",buf);

读出来的结果为：

xin@xin-Lenovo-V3000:~/code/guandao/guandao2$ ./guandao2
helloworldbestornothing

而输入无法通过回车结束。

原因：

在键盘中敲入字符后，字符会首先保存在键盘缓冲区中供scanf函数读取，对于scanf以%s格式输入时候，“空格、换行符、TAB”等是作为两个数据的分隔符存在的，即分隔符前后是两个数据，读入时候分隔符不读入。因为在while循环中，所以会一直要求输入。

（3）共享内存

共享内存函数由shmget、shmat、shmdt、shmctl四个函数组成,用于Linux进程通信共享内存。

shmget()函数

int shmget(key_t key,size_t size,int shm_flg);

key ：

0(IPC_PRIVATE)：会建立新共享内存对象

大于0的32位整数：视参数shmflg来确定操作。通常要求此值来源于ftok返回的IPC键值

size：

大于0的整数：新建的共享内存大小，以字节为单位

shm_flg:

权限

我们通过一段代码建立共享内存：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
int main(){
int shmid=shmget(IPC_PRIVATE,1024,0666);
if(shmid<0)
printf("error\n");
else
printf("success\n");
return 0;
}

通过ipcs -m访问共享内存区

xin@xin-Lenovo-V3000:~/code/guandao/sharememory$ ipcs -m

------------ 共享内存段 --------------
键        shmid      拥有者  权限     字节     连接数  状态
0x00000000 655360     xin        600        524288     2          目标
0x00000000 753665     xin        600        16777216   2
0x00000000 557058     xin        600        524288     2          目标
0x00000000 33325078   xin        600        16384      2          目标
0x00000000 45580311   xin        600        7626240    2          目标
0x00000000 43089944   xin        600        28672      2          目标
0x00000000 45809689   xin        666        1024       0  //我们建的
0x00000000 45744154   xin        600        663264     2          目标
0x00000000 45711387   xin        600        33480      2          目标

shmat（）函数

shmat()是用来允许本进程访问一块共享内存的函数。

shmat的原型是

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

它需要3个参数，

第一个参数是shmget返回的标识符，

第二个参数 如果 shmaddr 是NULL，系统将自动选择一个合适的地址！ 如果shmaddr不是NULL 并且没有指定SHM_RND 则此段连接到addr所指定的地址上 如果shmaddr非0 并且指定了SHM_RND 则此段连接到shmaddr -(shmaddr mod SHMLAB)所表示的地址上.SHM_RND命令的意思是取整,SHMLAB的意思是低边界地址的倍数，它总是2的乘方。该算式是将地址向下取最近一个 SHMLAB的倍数。除非只计划在一种硬件上运行应用程序（这在当今是不大可能的），否则不用指定共享段所连接到的地址。所以一般应指定shmaddr为0，以便由内核选择地址。

第三个参数如果在flag中指定了SHM_RDONLY位,则以只读方式连接此段，否则以读写的方式连接此段

shmat返回值是该段所连接的实际地址 如果出错返回-1

shmdt()函数

shmdt函数的作用是将共享内存从当前进程中分离。它的参数是shmat返回的地址指针。成功时它返回0，失败时返回-1.注意，将共享内存分离并未删除它，只是使得该内存对当前进程不再可用。

接下来我们运行另外一个程序：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
int main(int arg,char *args[]){
char *shmbuf;
int shmid=0;
if(arg>1){
shmid=atoi(args[1]);
shmbuf=shmat(shmid,0,0);
sleep(60);
shmdt(shmbuf);
}
return 0;
}

在一个终端：

xin@xin-Lenovo-V3000:~/code/guandao/sharememory$ ./make2 45809689

在另外一个终端：ipcs -m，看到我们建立的共享内存发生了变化，连接数从0变成了1。

0x00000000 45809689   xin        666        1024       1

综合举例：完成共享内存的读写

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
int main(int arg,char *args[]){
char *shmbuf;
int shmid=0;
if(arg>2){
shmid=atoi(args[1]);
shmbuf=shmat(shmid,0,0);
if(atoi(args[2])==1){
scanf("%s",shmbuf);
}
if(atoi(args[2])==2){
printf("%s\n",shmbuf);
}
shmdt(shmbuf);

}
return 0;

}

结果为：

xin@xin-Lenovo-V3000:~/code/guandao/sharememory$ ./make3 45809689 1
hello
xin@xin-Lenovo-V3000:~/code/guandao/sharememory$ ./make3 45809689 2
hello

实现了进程间通信。