在Unix上实现进程间通信

作者：佚名上传时间：2023-04-08 运行软件：C语言软件版本：Ubuntu 20.04 版权申诉

进程间通信是操作系统中非常重要的一个概念。在Unix系统中，有多种方式可以实现进程间通信，其中包括共享内存、消息队列、信号量等。下面将介绍这三种方式的使用方法，并提供示例代码及代码释义。

共享内存Unix

共享内存是一种进程间通信的方式，可以使得多个进程共享同一块物理内存。共享内存可以极大地提高进程间通信的效率，但同时也需要注意多个进程对同一块内存的读写操作冲突问题。下面是在Unix系统中使用共享内存的示例代码：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

int main()
{
    key_t key = ftok("shmfile",65); //创建共享内存的key
    int shmid = shmget(key,1024,0666|IPC_CREAT); //创建共享内存

    char *str = (char*) shmat(shmid,(void*)0,0); //获取共享内存地址
    printf("Write Data : ");
    scanf("%s",str); //写入共享内存

    printf("Data written in memory: %s\n",str); //读取共享内存数据

    shmdt(str); //分离共享内存
    shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); //删除共享内存
    return 0;
}

代码释义：

ftok函数用于生成共享内存的key，参数1为文件名，参数2为一个整数。
shmget函数用于创建共享内存，参数1为key，参数2为共享内存大小，参数3为标志位。
shmat函数用于获取共享内存的地址，参数1为共享内存ID，参数2为共享内存的地址（一般设置为NULL），参数3为标志位。
shmdt函数用于分离共享内存，参数为共享内存地址。
shmctl函数用于删除共享内存，参数1为共享内存ID，参数2为命令，参数3为结构体指针。

Unix消息队列

消息队列是一种进程间通信的方式，可以使得多个进程之间通过队列来传递信息。消息队列可以实现进程之间的异步通信，同时也可以进行多种类型的数据传输。下面是在Unix系统中使用消息队列的示例代码：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

struct msgbuf {
    long mtype;
    char mtext[100];
} message;

int main()
{
    key_t key = ftok("msgqfile",65); //创建消息队列的key
    int msgid = msgget(key,0666|IPC_CREAT); //创建消息队列

    message.mtype = 1; //设置消息类型
    printf("Write Data : ");
    fgets(message.mtext,100,stdin); //写入消息队列

    msgsnd(msgid,&message,sizeof(message),0); //发送消息

    msgrcv(msgid,&message,sizeof(message),1,0); //接收消息
    printf("Data Received is : %s",message.mtext); //输出消息

    msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL); //删除消息队列
    return 0;
}

代码释义：

struct msgbuf是用于存储消息的结构体，其中mtype表示消息类型，mtext表示消息内容。
msgget函数用于创建消息队列，参数1为key，参数2为标志位。
msgsnd函数用于发送消息，参数1为消息队列ID，参数2为消息结构体指针，参数3为消息结构体大小，参数4为标志位。
msgrcv函数用于接收消息，参数1为消息队列ID，参数2为消息结构体指针，参数3为消息结构体大小，参数4为消息类型，参数5为标志位。
msgctl函数用于删除消息队列，参数1为消息队列ID，参数2为命令，参数3为结构体指针。

Unix信号量

信号量是一种进程间通信的方式，可以用于控制多个进程对同一资源的访问。信号量可以实现进程之间的同步通信，避免多个进程同时访问同一资源而导致的冲突问题。下面是在Unix系统中使用信号量的示例代码：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

union semun {
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    ushort *array;
} arg;

int main()
{
    key_t key = ftok("semfile",65); //创建信号量的key
    int semid = semget(key,1,0666|IPC_CREAT); //创建信号量

    arg.val = 1; //设置信号量的初值
    semctl(semid,0,SETVAL,arg); //设置信号量

    struct sembuf sb; //定义信号量操作结构体
    sb.sem_num = 0; //信号量编号
    sb.sem_op = -1; //信号量操作数
    semop(semid,&sb,1); //执行信号量操作

    printf("Critical Section\n"); //临界区代码

    sb.sem_op = 1; //信号量操作数
    semop(semid,&sb,1); //执行信号量操作

    semctl(semid,0,IPC_RMID,arg); //删除信号量
    return 0;
}