Linux进程间的五种通信方式介绍 3

3、For Example

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#include#include#include
// 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        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; }

msg_client.c

#include#include#include#include// 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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// 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-1intsemget(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-1intsemop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t numops);  // 控制信号量的相关信息intsemctl(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。
  • 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
  • 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。
• 若sem_op == 0，进程阻塞直到信号量的相应值为0：
  • 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
  • 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：

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。