Linux進程間通信

匿名管道pipe

具有親緣關係的兩個進程間通信，半雙工通信，要實現全雙工通信需要創建兩個pipe。

相關係統調用

實例

#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!";  //要寫入的數據
    char buf[256];  //讀出緩衝區
    int fd[2];  //讀/寫文件描述符
    int *pipe_read = &fd[0];  //管道讀寫指針，便於區分讀寫文件描述符
    int *pipe_write = &fd[1];
    pid_t pid = -1;   //進程號，用於標識子進程與父進程

    result = pipe(fd);  //創建管道
    if(result != 0) {
        printf("open pipe ERROR\n");
        exit(0);
    }
    pid = fork();  //創建子進程
    if(pid == -1) {
        printf("create process ERROR\n");
        exit(0);
    }
    if(pid == 0) {  //子進程
        close(*pipe_read);  //關閉通道讀功能
        write(*pipe_write, str, strlen(str));  //管道寫
        close(*pipe_write);  //寫完關閉文件描述符
    }else {
        close(*pipe_write);
        read(*pipe_read, buf, sizeof(buf));
        close(*pipe_read);
        printf("收到子進程數據：%s", buf);
    }
    return 0;
}

運行結果：

[Running] cd "/home/tayoou/pipe/" && gcc pipe.c -o pipe && "/home/tayoou/pipe/"pipe
收到子進程數據：hello,process!

命名管道fifo

無親緣關係的進程間進行通信，是一種特殊的文件，在文件系統中以文件名的形式存在，數據存儲在記憶體中，命名管道可以在終端創建或程式中創建。

相關函數

實例

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);  //創建命名管道，讀寫許可權拉滿，由於命名管道不可執行，因此不是0777

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

    fifo_fd = open("myfifo", O_WRONLY); //只寫打開命名管道
    //fifo_fd = open("myfifo", O_WRONLY | O_NONBLOCK); //非阻塞方式寫
    
    if(fifo_fd == -1) {
        printf("open fifo FAIL\n");
        exit(0);
    }
    
    result = write(fifo_fd, str, strlen(str));  //向命名管道寫

    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);  //打開命名管道，只讀

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

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

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

運行結果：

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

消息隊列MQ

相關函數

實例

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;  //消息類型，用來表示某一類消息
    char data[256];     //消息內容
};

int main() {
    int qid = -1;  //消息隊列ID
    struct mq_send msg;
    int result = -1;
    qid = msgget((key_t)1234, IPC_CREAT | 0666);  //創建消息隊列，用key值來唯一標識一個消息隊列，許可權為0666

    if(qid == -1) {
        printf("creat msgget FAIL\n");
        exit(0);
    }
    while(1) {
        memset(msg.data, 0, sizeof(msg.data));  //初始化數組
        if(fgets(msg.data, sizeof(msg.data), stdin) == NULL) {  //獲取鍵盤輸入
            printf("stdin FAIL\n");
            exit(0);
        }

        msg.type = getpid();  //獲得進程號，此步並非必須，可以設置type為大於0的任意值
        result = msgsnd(qid, &msg, sizeof(msg.data), 0);  //發送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) {  //退出判斷邏輯
            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);  //使用相同的消息隊列key值獲取消息隊列ID
    if(qid == -1) {
        printf("creat mq FAIL\n");
        exit(0);
    }

    while(1) {
        result = msgrcv(qid, &msg, sizeof(msg.data), 0, 0);  //從消息隊列獲取消息，第四個0(type)表示不按類型取，直接取mq的第一個消息。第五個0(msgflg)表示使用預設方式(阻塞)獲取消息。
        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);  //刪除消息隊列。
            printf("close mq SUCCESS\n");
            break;
        }
    }
    return 0;
}

運行結果：

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

進程信號量 system-V

本質是計數器，用於保護臨界資源。不同於全局變數，信號量的P/V是原子操作。區別於線程POSIX信號量。

相關函數

示例