进程间通信

以你之姓@ 2024-02-18 20:08 62阅读 0赞

进程间通信（IPC，InterProcess Communication）是指在不同进程之间传播或交换信息。

IPC的方式通常有管道（包括无名管道和命名管道）、消息队列、信号量、共享存储、Socket、Streams等。其中 Socket和Streams支持不同主机上的两个进程IPC。

以Linux中的C语言编程为例。  
一、管道  
管道，通常指无名管道，是 UNIX 系统IPC最古老的形式。  
1、特点：  
它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。  
它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。  
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。  
2、原型：  
1 \#include <unistd.h>  
2 int pipe(int fd\[2\]); // 返回值：若成功返回0，失败返回-1  
当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd\[0\]为读而打开，fd\[1\]为写而打开。如下图：  
要关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可。  
3、例子  
单个进程中的管道几乎没有任何用处。所以，通常调用 pipe 的进程接着调用 fork，这样就创建了父进程与子进程之间的 IPC 通道。如下图所示：  
若要数据流从父进程流向子进程，则关闭父进程的读端（fd\[0\]）与子进程的写端（fd\[1\]）；反之，则可以使数据流从子进程流向父进程。

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
      int main()
      {
          int fd[2];  // 两个文件描述符
          pid_t pid;
          char buff[20];
      
         if(pipe(fd) < 0)  // 创建管道
             printf("Create Pipe Error!\n");
     
         if((pid = fork()) < 0)  // 创建子进程
             printf("Fork Error!\n");
         else if(pid > 0)  // 父进程
         {
             close(fd[0]); // 关闭读端
             write(fd[1], "hello world\n", 12);
         }
         else
         {
             close(fd[1]); // 关闭写端
             read(fd[0], buff, 20);
             printf("%s", buff);
         }
     
         return 0;
     }

二、FIFO  
FIFO，也称为命名管道，它是一种文件类型。  
1、特点  
FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。  
FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。  
2、原型  
\#include <sys/stat.h>  
// 返回值：成功返回0，出错返回-1  
int mkfifo(const char \*pathname, mode\_t mode);  
其中的 mode 参数与open函数中的 mode 相同。一旦创建了一个 FIFO，就可以用一般的文件I/O函数操作它。  
当 open 一个FIFO时，是否设置非阻塞标志（O\_NONBLOCK）的区别：  
若没有指定O\_NONBLOCK（默认），只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 FIFO。类似的，只写 open 要阻塞到某个其他进程为读而打开它。  
若指定了O\_NONBLOCK，则只读 open 立即返回。而只写 open 将出错返回 -1 如果没有进程已经为读而打开该 FIFO，其errno置ENXIO。  
3、例子  
FIFO的通信方式类似于在进程中使用文件来传输数据，只不过FIFO类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时，FIFO管道中同时清除数据，并且“先进先出”。下面的例子演示了使用 FIFO 进行 IPC 的过程：  
write\_fifo.c

#include<stdio.h>
     #include<stdlib.h>   // exit
     #include<fcntl.h>    // O_WRONLY
     #include<sys/stat.h>
     #include<time.h>     // time
      
      int main()
     {
          int fd;
         int n, i;
         char buf[1024];
        time_t tp;
     
        printf("I am %d process.\n", getpid()); // 说明进程ID
         
         if((fd = open("fifo1", O_WRONLY)) < 0) // 以写打开一个FIFO 
         {
            perror("Open FIFO Failed");
             exit(1);
         } 
         for(i=0; i<10; ++i)
         {
             time(&tp);  // 取系统当前时间
             n=sprintf(buf,"Process %d's time is %s",getpid(),ctime(&tp));
             printf("Send message: %s", buf); // 打印
             if(write(fd, buf, n+1) < 0)  // 写入到FIFO中
             {
                 perror("Write FIFO Failed");
                 close(fd);
                 exit(1);
             }
             sleep(1);  // 休眠1秒
         }
    
         close(fd);  // 关闭FIFO文件
         return 0;
     }

#include<stdio.h>
     #include<stdlib.h>
      #include<errno.h>
      #include<fcntl.h>
      #include<sys/stat.h>
      
      int main()
      {
          int fd;
         int len;
         char buf[1024];
     
         if(mkfifo("fifo1", 0666) < 0 && errno!=EEXIST) // 创建FIFO管道
             perror("Create FIFO Failed");
     
         if((fd = open("fifo1", O_RDONLY)) < 0)  // 以读打开FIFO
        {
             perror("Open FIFO Failed");
             exit(1);
         }
         
         while((len = read(fd, buf, 1024)) > 0) // 读取FIFO管道
             printf("Read message: %s", buf);
     
         close(fd);  // 关闭FIFO文件
         return 0;
     }

1 \[cheesezh@localhost\]$ ./write\_fifo  
2 I am 5954 process.  
3 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:28 2015  
4 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:29 2015  
5 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:30 2015  
6 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:31 2015  
7 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:32 2015  
8 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:33 2015  
9 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:34 2015  
10 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:35 2015  
11 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:36 2015  
12 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:37 2015  
  
  
  
  
  
1 \[cheesezh@localhost\]$ ./read\_fifo  
2 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:28 2015  
3 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:29 2015  
4 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:30 2015  
5 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:31 2015  
6 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:32 2015  
7 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:33 2015  
8 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:34 2015  
9 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:35 2015  
10 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:36 2015  
11 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:37 2015  
  
上述例子可以扩展成 客户进程—服务器进程 通信的实例，write\_fifo的作用类似于客户端，可以打开多个客户端向一个服务器发送请求信息，read\_fifo类似于服务器，它适时监控着FIFO的读端，当有数据时，读出并进行处理，但是有一个关键的问题是，每一个客户端必须预先知道服务器提供的FIFO接口，下图显示了这种安排：  
  
三、消息队列  
消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。  
1、特点  
消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。  
消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。  
消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。  
2、原型  
复制代码  
\#include <sys/msg.h>  
// 创建或打开消息队列：成功返回队列ID，失败返回-1  
int msgget(key\_t key, int flag);  
// 添加消息：成功返回0，失败返回-1  
int msgsnd(int msqid, const void \*ptr, size\_t size, int flag);  
// 读取消息：成功返回消息数据的长度，失败返回-1  
int msgrcv(int msqid, void \*ptr, size\_t size, long type,int flag);  
// 控制消息队列：成功返回0，失败返回-1  
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid\_ds \*buf);  
在以下两种情况下，msgget将创建一个新的消息队列：  
如果没有与键值key相对应的消息队列，并且flag中包含了IPC\_CREAT标志位。  
key参数为IPC\_PRIVATE。  
函数msgrcv在读取消息队列时，type参数有下面几种情况：  
type == 0，返回队列中的第一个消息；  
type > 0，返回队列中消息类型为 type 的第一个消息；  
type < 0，返回队列中消息类型值小于或等于 type 绝对值的消息，如果有多个，则取类型值最小的消息。  
可以看出，type值非 0 时用于以非先进先出次序读消息。也可以把 type 看做优先级的权值。（其他的参数解释，请自行Google之）  
3、例子  
下面写了一个简单的使用消息队列进行IPC的例子，服务端程序一直在等待特定类型的消息，当收到该类型的消息以后，发送另一种特定类型的消息作为反馈，客户端读取该反馈并打印出来。  
msg\_server.c

#include <stdio.h>
      #include <stdlib.h>
      #include <sys/msg.h>
      
      // 用于创建一个唯一的key
      #define MSG_FILE "/etc/passwd"
     
      // 消息结构
      struct msg_form {
         long mtype;
         char mtext[256];
     };
     
     int main()
     {
         int msqid;
         key_t key;
         struct msg_form msg;
        
         // 获取key值
         if((key = ftok(MSG_FILE,'z')) < 0)
         {
             perror("ftok error");
             exit(1);
         }
    
         // 打印key值
         printf("Message Queue - Server key is: %d.\n", key);
     
         // 创建消息队列
         if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)
         {
             perror("msgget error");
             exit(1);
         }
     
         // 打印消息队列ID及进程ID
        printf("My msqid is: %d.\n", msqid);
        printf("My pid is: %d.\n", getpid());
     
         // 循环读取消息
         for(;;) 
         {
             msgrcv(msqid, &msg, 256, 888, 0);// 返回类型为888的第一个消息5         printf("Server: receive msg.mtext is: %s.\n", msg.mtext);
            printf("Server: receive msg.mtype is: %d.\n", msg.mtype);
     
             msg.mtype = 999; // 客户端接收的消息类型
            sprintf(msg.mtext, "hello, I'm server %d", getpid());
             msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);
        }
         return 0;
     }

#include <stdio.h>
      #include <stdlib.h>
     #include <sys/msg.h>
     
      // 用于创建一个唯一的key
      #define MSG_FILE "/etc/passwd"
      
      // 消息结构
      struct msg_form {
         long mtype;
         char mtext[256];
     };
     
     int main()
     {
         int msqid;
         key_t key;
         struct msg_form msg;
     
         // 获取key值
         if ((key = ftok(MSG_FILE, 'z')) < 0) 
         {
             perror("ftok error");
             exit(1);
         }
     
         // 打印key值
         printf("Message Queue - Client key is: %d.\n", key);
     
         // 打开消息队列
         if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1) 
         {
            perror("msgget error");
             exit(1);
         }
         // 打印消息队列ID及进程ID
         printf("My msqid is: %d.\n", msqid);
        printf("My pid is: %d.\n", getpid());
     
         // 添加消息，类型为888
         msg.mtype = 888;
         sprintf(msg.mtext, "hello, I'm client %d", getpid());
         msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);
     
         // 读取类型为777的消息
         msgrcv(msqid, &msg, 256, 999, 0);
         printf("Client: receive msg.mtext is: %s.\n", msg.mtext);
         printf("Client: receive msg.mtype is: %d.\n", msg.mtype);
         return 0;
    }

四、信号量  
信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。  
1、特点  
信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。  
信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。  
每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。  
支持信号量组。  
2、原型  
最简单的信号量是只能取 0 和 1 的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二值信号量（Binary Semaphore）。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。  
Linux 下的信号量函数都是在通用的信号量数组上进行操作，而不是在一个单一的二值信号量上进行操作。  
\#include <sys/sem.h>  
// 创建或获取一个信号量组：若成功返回信号量集ID，失败返回-1  
int semget(key\_t key, int num\_sems, int sem\_flags);  
// 对信号量组进行操作，改变信号量的值：成功返回0，失败返回-1  
int semop(int semid, struct sembuf semoparray\[\], size\_t numops);  
// 控制信号量的相关信息  
int semctl(int semid, int sem\_num, int cmd, ...);  
当semget创建新的信号量集合时，必须指定集合中信号量的个数（即num\_sems），通常为1； 如果是引用一个现有的集合，则将num\_sems指定为 0 。  
在semop函数中，sembuf结构的定义如下：  
struct sembuf  
\{  
short sem\_num; // 信号量组中对应的序号，0～sem\_nums-1  
short sem\_op; // 信号量值在一次操作中的改变量  
short sem\_flg; // IPC\_NOWAIT, SEM\_UNDO  
\}  
其中 sem\_op 是一次操作中的信号量的改变量：  
若sem\_op > 0，表示进程释放相应的资源数，将 sem\_op 的值加到信号量的值上。如果有进程正在休眠等待此信号量，则换行它们。  
若sem\_op < 0，请求 sem\_op 的绝对值的资源。  
如果相应的资源数可以满足请求，则将该信号量的值减去sem\_op的绝对值，函数成功返回。  
当相应的资源数不能满足请求时，这个操作与sem\_flg有关。  
sem\_flg 指定IPC\_NOWAIT，则semop函数出错返回EAGAIN。  
sem\_flg 没有指定IPC\_NOWAIT，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生：  
当相应的资源数可以满足请求，此信号量的semncnt值减1，该信号量的值减去sem\_op的绝对值。成功返回；  
此信号量被删除，函数smeop出错返回EIDRM；  
进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，此情况下将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR  
若sem\_op == 0，进程阻塞直到信号量的相应值为0：  
当信号量已经为0，函数立即返回。  
如果信号量的值不为0，则依据sem\_flg决定函数动作：  
sem\_flg指定IPC\_NOWAIT，则出错返回EAGAIN。  
sem\_flg没有指定IPC\_NOWAIT，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生：  
信号量值为0，将信号量的semzcnt的值减1，函数semop成功返回；  
此信号量被删除，函数smeop出错返回EIDRM；  
进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，在此情况将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR  
在semctl函数中的命令有多种，这里就说两个常用的：  
SETVAL：用于初始化信号量为一个已知的值。所需要的值作为联合semun的val成员来传递。在信号量第一次使用之前需要设置信号量。  
IPC\_RMID：删除一个信号量集合。如果不删除信号量，它将继续在系统中存在，即使程序已经退出，它可能在你下次运行此程序时引发问题，而且信号量是一种有限的资源。  
3、例子

#include<stdio.h>
      #include<stdlib.h>
       #include<sys/sem.h>
       
       // 联合体，用于semctl初始化
       union semun
      {
           int              val; /*for SETVAL*/
           struct semid_ds *buf;
          unsigned short  *array;
      };
      
      // 初始化信号量
      int init_sem(int sem_id, int value)
      {
          union semun tmp;
          tmp.val = value;
          if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1)
          {
              perror("Init Semaphore Error");
              return -1;
          }
          return 0;
      }
      
      // P操作:
      //    若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 
      //    若信号量值为0，进程挂起等待
      int sem_p(int sem_id)
      {
          struct sembuf sbuf;
          sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
          sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
          sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
      
          if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
         {
              perror("P operation Error");
              return -1;
          }
          return 0;
      }
      
      // V操作：
      //    释放资源并将信号量值+1
      //    如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
      int sem_v(int sem_id)
      {
          struct sembuf sbuf;
          sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
          sbuf.sem_op = 1;  /*V操作*/
          sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
      
          if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
          {
              perror("V operation Error");
              return -1;
          }
         return 0;
      }
      
     // 删除信号量集
      int del_sem(int sem_id)
      {
         union semun tmp;
          if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1)
          {
              perror("Delete Semaphore Error");
              return -1;
          }
          return 0;
      }
      
      
      int main()
      {
          int sem_id;  // 信号量集ID
          key_t key;  
          pid_t pid;
      
          // 获取key值
          if((key = ftok(".", 'z')) < 0)
          {
              perror("ftok error");
              exit(1);
          }
      
          // 创建信号量集，其中只有一个信号量
          if((sem_id = semget(key, 1, IPC_CREAT|0666)) == -1)
          {
              perror("semget error");
              exit(1);
          }
      
          // 初始化：初值设为0资源被占用
          init_sem(sem_id, 0);
      
          if((pid = fork()) == -1)
              perror("Fork Error");
         else if(pid == 0) /*子进程*/ 
         {
             sleep(2);
             printf("Process child: pid=%d\n", getpid());
             sem_v(sem_id);  /*释放资源*/
         }
         else  /*父进程*/
         {
             sem_p(sem_id);   /*等待资源*/
             printf("Process father: pid=%d\n", getpid());
             sem_v(sem_id);   /*释放资源*/
    
             del_sem(sem_id); /*删除信号量集*/
         }
         return 0;
     }

上面的例子如果不加信号量，则父进程会先执行完毕。这里加了信号量让父进程等待子进程执行完以后再执行。  
五、共享内存  
  
共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。  
  
1、特点  
  
共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。  
  
因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。  
  
信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。  
  
2、原型  
  
1 \#include <sys/shm.h>  
2 // 创建或获取一个共享内存：成功返回共享内存ID，失败返回-1  
3 int shmget(key\_t key, size\_t size, int flag);  
4 // 连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-1  
5 void \*shmat(int shm\_id, const void \*addr, int flag);  
6 // 断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-1  
7 int shmdt(void \*addr);  
8 // 控制共享内存的相关信息：成功返回0，失败返回-1  
9 int shmctl(int shm\_id, int cmd, struct shmid\_ds \*buf);  
当用shmget函数创建一段共享内存时，必须指定其 size；而如果引用一个已存在的共享内存，则将 size 指定为0 。  
当一段共享内存被创建以后，它并不能被任何进程访问。必须使用shmat函数连接该共享内存到当前进程的地址空间，连接成功后把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间，随后可像本地空间一样访问。  
  
shmdt函数是用来断开shmat建立的连接的。注意，这并不是从系统中删除该共享内存，只是当前进程不能再访问该共享内存而已。  
  
shmctl函数可以对共享内存执行多种操作，根据参数 cmd 执行相应的操作。常用的是IPC\_RMID（从系统中删除该共享内存）。  
  
3、例子  
  
下面这个例子，使用了【共享内存+信号量+消息队列】的组合来实现服务器进程与客户进程间的通信。  
  
共享内存用来传递数据；  
信号量用来同步；  
消息队列用来 在客户端修改了共享内存后 通知服务器读取。  
server.c

#include<stdio.h>
       #include<stdlib.h>
       #include<sys/shm.h>  // shared memory
       #include<sys/sem.h>  // semaphore
       #include<sys/msg.h>  // message queue
       #include<string.h>   // memcpy
       
       // 消息队列结构
       struct msg_form {
          long mtype;
          char mtext;
      };
      
      // 联合体，用于semctl初始化
      union semun
      {
          int              val; /*for SETVAL*/
          struct semid_ds *buf;
          unsigned short  *array;
      };
      
      // 初始化信号量
      int init_sem(int sem_id, int value)
     {
          union semun tmp;
          tmp.val = value;
          if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1)
          {
              perror("Init Semaphore Error");
              return -1;
          }
          return 0;
      }
      
      // P操作:
      //  若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 
      //  若信号量值为0，进程挂起等待
      int sem_p(int sem_id)
      {
          struct sembuf sbuf;
         sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
          sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
          sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
      
          if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
          {
              perror("P operation Error");
              return -1;
          }
          return 0;
      }
      
      // V操作：
      //  释放资源并将信号量值+1
      //  如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
      int sem_v(int sem_id)
      {
          struct sembuf sbuf;
          sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
          sbuf.sem_op = 1;  /*V操作*/
          sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
      
          if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
         {
              perror("V operation Error");
              return -1;
          }
          return 0;
      }
      
      // 删除信号量集
      int del_sem(int sem_id)
      {
         union semun tmp;
          if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1)
          {
              perror("Delete Semaphore Error");
              return -1;
          }
          return 0;
      }
      
      // 创建一个信号量集
      int creat_sem(key_t key)
      {
          int sem_id;
          if((sem_id = semget(key, 1, IPC_CREAT|0666)) == -1)
          {
              perror("semget error");
              exit(-1);
          }
          init_sem(sem_id, 1);  /*初值设为1资源未占用*/
          return sem_id;
      }
      
      
      int main()
      {
          key_t key;
         int shmid, semid, msqid;
         char *shm;
        char data[] = "this is server";
         struct shmid_ds buf1;  /*用于删除共享内存*/
         struct msqid_ds buf2;  /*用于删除消息队列*/
         struct msg_form msg;  /*消息队列用于通知对方更新了共享内存*/
     
        // 获取key值
         if((key = ftok(".", 'z')) < 0)
         {
             perror("ftok error");
            exit(1);
         }
     
         // 创建共享内存
         if((shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT|0666)) == -1)
         {
             perror("Create Shared Memory Error");
             exit(1);
         }
     
         // 连接共享内存
         shm = (char*)shmat(shmid, 0, 0);
         if((int)shm == -1)
        {
             perror("Attach Shared Memory Error");
             exit(1);
         }
     
    
         // 创建消息队列
         if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)
         {
             perror("msgget error");
             exit(1);
         }
     
         // 创建信号量
        semid = creat_sem(key);
        // 读数据
         while(1)
        {
             msgrcv(msqid, &msg, 1, 888, 0); /*读取类型为888的消息*/
             if(msg.mtext == 'q')  /*quit - 跳出循环*/ 
                 break;
             if(msg.mtext == 'r')  /*read - 读共享内存*/
             {
                 sem_p(semid);
                 printf("%s\n",shm);
                 sem_v(semid);
             }
         }
     
        // 断开连接
         shmdt(shm);
    
         /*删除共享内存、消息队列、信号量*/
         shmctl(shmid, IPC_RMID, &buf1);
         msgctl(msqid, IPC_RMID, &buf2);
         del_sem(semid);
        return 0;
     }

client.c

1 #include<stdio.h>
      2 #include<stdlib.h>
      3 #include<sys/shm.h>  // shared memory
      4 #include<sys/sem.h>  // semaphore
      5 #include<sys/msg.h>  // message queue
      6 #include<string.h>   // memcpy
      7 
      8 // 消息队列结构
      9 struct msg_form {
     10     long mtype;
     11     char mtext;
     12 };
     13 
     14 // 联合体，用于semctl初始化
     15 union semun
     16 {
     17     int              val; /*for SETVAL*/
     18     struct semid_ds *buf;
     19     unsigned short  *array;
     20 };
     21 
     22 // P操作:
     23 //  若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 
     24 //  若信号量值为0，进程挂起等待
     25 int sem_p(int sem_id)
     26 {
     27     struct sembuf sbuf;
     28     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
     29     sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/
     30     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
     31 
     32     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
     33     {
     34         perror("P operation Error");
     35         return -1;
     36     }
     37     return 0;
     38 }
     39 
     40 // V操作：
     41 //  释放资源并将信号量值+1
     42 //  如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们
     43 int sem_v(int sem_id)
     44 {
     45     struct sembuf sbuf;
     46     sbuf.sem_num = 0; /*序号*/
     47     sbuf.sem_op = 1;  /*V操作*/
     48     sbuf.sem_flg = SEM_UNDO;
     49 
     50     if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1)
     51     {
     52         perror("V operation Error");
     53         return -1;
     54     }
     55     return 0;
     56 }
     57 
     58 
     59 int main()
     60 {
     61     key_t key;
     62     int shmid, semid, msqid;
     63     char *shm;
     64     struct msg_form msg;
     65     int flag = 1; /*while循环条件*/
     66 
     67     // 获取key值
     68     if((key = ftok(".", 'z')) < 0)
     69     {
     70         perror("ftok error");
     71         exit(1);
     72     }
     73 
     74     // 获取共享内存
     75     if((shmid = shmget(key, 1024, 0)) == -1)
     76     {
     77         perror("shmget error");
     78         exit(1);
     79     }
     80 
     81     // 连接共享内存
     82     shm = (char*)shmat(shmid, 0, 0);
     83     if((int)shm == -1)
     84     {
     85         perror("Attach Shared Memory Error");
     86         exit(1);
     87     }
     88 
     89     // 创建消息队列
     90     if ((msqid = msgget(key, 0)) == -1)
     91     {
     92         perror("msgget error");
     93         exit(1);
     94     }
     95 
     96     // 获取信号量
     97     if((semid = semget(key, 0, 0)) == -1)
     98     {
     99         perror("semget error");
    100         exit(1);
    101     }
    102     
    103     // 写数据
    104     printf("***************************************\n");
    105     printf("*                 IPC                 *\n");
    106     printf("*    Input r to send data to server.  *\n");
    107     printf("*    Input q to quit.                 *\n");
    108     printf("***************************************\n");
    109     
    110     while(flag)
    111     {
    112         char c;
    113         printf("Please input command: ");
    114         scanf("%c", &c);
    115         switch(c)
    116         {
    117             case 'r':
    118                 printf("Data to send: ");
    119                 sem_p(semid);  /*访问资源*/
    120                 scanf("%s", shm);
    121                 sem_v(semid);  /*释放资源*/
    122                 /*清空标准输入缓冲区*/
    123                 while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);
    124                 msg.mtype = 888;  
    125                 msg.mtext = 'r';  /*发送消息通知服务器读数据*/
    126                 msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);
    127                 break;
    128             case 'q':
    129                 msg.mtype = 888;
    130                 msg.mtext = 'q';
    131                 msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);
    132                 flag = 0;
    133                 break;
    134             default:
    135                 printf("Wrong input!\n");
    136                 /*清空标准输入缓冲区*/
    137                 while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF);
    138         }
    139     }
    140 
    141     // 断开连接
    142     shmdt(shm);
    143 
    144     return 0;
    145 }

复制代码  
注意：当scanf()输入字符或字符串时，缓冲区中遗留下了\\n，所以每次输入操作后都需要清空标准输入的缓冲区。但是由于 gcc 编译器不支持fflush(stdin)（它只是标准C的扩展），所以我们使用了替代方案：  
  
  
1 while((c=getchar())!='\\n' && c!=EOF);  
  
  
五种通讯方式总结  
  
1.管道：速度慢，容量有限，只有父子进程能通讯  
  
2.FIFO：任何进程间都能通讯，但速度慢  
  
3.消息队列：容量受到系统限制，且要注意第一次读的时候，要考虑上一次没有读完数据的问题  
  
4.信号量：不能传递复杂消息，只能用来同步

5.共享内存区：能够很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一个进程在写的时候，另一个进程要注意读写的问题，相当于线程中的线程安全，当然，共享内存区同样可以用作线程间通讯，不过没这个必要，线程间本来就已经共享了同一进程内的一块内存

补充：

八种a方式：

1.无名管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系  
2.高级管道(popen)：将另一个程序当做一个新的进程在当前程序进程中启动，则它算是当前程序的子进程，这种方式我们成为高级管道方式。  
3.有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。  
4.消息队列( message queue ) ： 消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。  
5.信号量( semophore ) ： 信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。  
6.信号 ( sinal ) ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。  
7.共享内存( shared memory ) ：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。  
8.套接字( socket ) ： 套解字也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同机器间的进程通信。