进程间通信的方式

管道

概述： 用于在父子进程之间传递数据，管道在操作系统内部提供了一个缓冲区，进程可以通过该缓冲区交换数据

形式：

• 匿名管道：用于父子进程之间的通信
• 命名管道(FIFO)：允许无关的进程之间进行通信

使用示例：

 #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int pipefd[2];
    char buffer[100];

    // 创建管道
    pipe(pipefd);

    if (fork() == 0) { // 子进程
        close(pipefd[1]); // 关闭写端
        read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer)); // 读取管道数据
        printf("Child received: %s\n", buffer);
        close(pipefd[0]);
    } else {
        close(pipefd[0]); // 关闭读端
        write(pipefd[1], "Hello from parent", 18); // 写入管道
        close(pipefd[1]);
    }

    return 0;
}

消息队列

概述： 允许不同的进程之间通过发送和接收消息进行通信，消息队列支持异步通信，发送者和接收者可以不在同一时刻，通过FIFO的方式排列消息

使用示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mqueue.h>
#include <string.h>

#define QUEUE_NAME "/example_queue"

int main() {
    mqd_t mq;
    struct mq_attr attr;
    char buffer[256];

    // 创建消息队列
    attr.mq_flags = 0;
    attr.mq_maxmsg = 10;
    attr.mq_msgsize = 256;
    attr.mq_curmsgs = 0;

    mq = mq_open(QUEUE_NAME, O_CREAT | O_RDWR, 0644, &attr);
    if (mq == (mqd_t)-1) {
        perror("mq_open");
        exit(1);
    }

    // 发送消息
    char* message = "Hello, message queue!";
    if (mq_send(mq, message, strlen(message) + 1, 0) == -1) {
        perror("me_send");
        exit(1);
    }

    // 接收消息
    if (mq_receive(mq, buffer, 256, NULL) == -1) {
        perror("mq_receive");
        exit(1);
    }

    printf("Received: %s\n", buffer);

    // 关闭和删除消息队列
    mq_close(mq);
    mq_unlink(QUEUE_NAME);

    return 0;
}

共享内存

概述： 允许多个进程直接访问同一块内存区域，通过共享内存，不同进程可以以读写的方式直接修改共享区域的数据

使用示例：

#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

#define SHM_NAME "/shm_example"

int main() {
    int shm_fd;
    char* shm_ptr;

    // 创建共享内存对象
    shm_fd = shm_open(SHM_NAME, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
    ftruncate(shm_fd, 256); // 设置共享内存大小

    // 映射共享内存
    shm_ptr = mmap(0, 256, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);
    if (shm_ptr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        return -1;
    }

    // 写入共享内存
    sprintf(shm_ptr, "Hello, shared memory!");

    // 读取共享内存
    printf("Shared memory content: %s\n", shm_ptr);

    // 解除映射和关闭文件描述符
    munmap(shm_ptr, 256);
    close(shm_fd);
    shm_unlink(SHM_NAME);

    return 0;
}

信号量

概述： 用于控制对共享资源的访问呢，解决进程之间的互斥问题，防止多个进程同时访问同一资源

• 二进制信号量：只能取值0或1，常用于互斥锁
• 计数信号量：信号量的值大于1，常用于管理多个共享资源

使用示例：

#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>

sem_t sem;

void* worker(void* arg) {
    sem_wait(&sem);
    printf("Worker started\n");
    sleep(1);
    sem_post(&sem);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t t1, t2;
    sem_init(&sem, 0, 1);

    pthread_create(&t1, NULL, worker, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, worker, NULL);

    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);

    sem_destroy(&sem);

    return 0;
}

socket

概述： 可用于本地进程间通信(Unix域套接字)或跨机器通信(基于TCP/IP协议)

服务端示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    int sock;
    struct sockaddr_in server_addr;
    char* message = "Hello from client";

    // 创建socket
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock == -1) {
        perror("socket");
        exit(1);
    }

    // 设置服务器地址
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    // 连接服务器
    connect(sock, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

    // 发送数据
    send(sock, message, strlen(message), 0);

    // 关闭连接
    close(sock);
    return 0;
}

客户端示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    int sock;
    struct sockaddr_in server_addr;
    char* message = "Hello from client";

    // 创建socket
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock == -1) {
        perror("socket");
        exit(1);
    }

    // 设置服务器地址
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    // 连接服务器
    connect(sock, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

    // 发送数据
    send(sock, message, strlen(message), 0);

    // 关闭连接
    close(sock);
    return 0;
}