Linux进程管道通信：高效实现进程间数据交换 (linux进程管道通信)
在操作系统中，进程通信是非常重要的，而Linux系统的进程通信方式有很多种，其中一种非常高效的方式就是通过管道进行进程间的数据交换。
那么什么是管道呢？管道是一种进程间通信方式，它只能用于有亲缘关系的进程之间的通信，即父子进程或兄弟进程之间的通信，管道将一个进程的输出和另一个进程的输入连接起来，形成一个管道传输数据，数据在管道中是一个流式的过程。
Linux系统中管道的创建和使用非常方便，使用系统调用pipe可以创建一个无名管道，它返回两个文件描述符，一个代表管道的读端，一个代表写端，通过这两个文件描述符，父子进程或兄弟进程可以进行数据的读写。
使用管道进行进程通信的一个典型的例子是shell的管道符“|”，在shell中，一个命令的输出通常可以通过管道符“|”连接到另一个命令的输入，这时候之一个命令的输出就会被传递给第二个命令进行处理。
使用管道进行进程通信的好处是非常明显的，首先它非常高效，因为管道是基于内存的，数据在进程间的传递非常快速，其次管道可以支持单向流动的数据传输，这就可以很方便地将一个进程的输出传递给另一个进程进行处理，极大地降低了进程之间的耦合性。
在Linux系统中，管道不仅可以用于父子进程或兄弟进程之间的通信，还可以用于线程之间的通信，而且管道还可以进行多路复用，这极大地方便了进程之间的多路数据交换。
但是，使用管道进行进程通信也存在一些问题，例如管道的容量有限，过大的数据无法进行传输，而且当写入管道的数据量超过管道的容量时，进程会被阻塞，直到管道中的数据被消耗掉。
另外，管道的双方必须同时存在，否则数据无法进行传输，而且管道一旦被创建就无法删除，这会导致一些占用管道资源的进程退出之后，管道资源还是被占用的问题。
总体来说，Linux系统中的管道是一种非常高效的进程间通信方式，它具有快速、轻量、灵活等优点，但是也存在一些局限性，使用过程中需要注意管道容量的限制，以及管道资源无法被释放的问题。针对以上问题，Linux系统还提供了其他的进程通信方式，如共享内存、消息队列等，根据实际需求选择适当的进程通信方式，可以极大地提高程序的性能和可靠性。
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linux下c的两个进程如何实现通信？一个进程给另一个进程发送消息，另一个接受并显示出来。求大神啊
linux中的进程通信分为三个部分：低级通信，管道通信和进程间通信IPC（inter process communication）。linux的低级通信主要用来传递进程的控制信号——文件锁和软中断信号机制。linux的进程间通信IPC有三个部分——①信号量，②共享内存和③消息队列。以下是我编写的linux进程通信的C语言实现代码。操作系统为redhat9.0，编辑器为vi，编译器采用gcc。下面所有实现代码均已经通过测试，运行无误。
一.低级通信–信号通信
signal.c
#include 镇碰
#include
#include 御笑谈
/*捕捉到信号sig之后，执行预先预定的动作函数*/
void sig_alarm(int sig)
{
printf(“—the signal received is %d. /n”, sig);
signal(SIGINT, SIG_DFL); //SIGINT终端中断信号，SIG_DFL：恢复默认行为，SIN_IGN：忽略信号
}
int main()
{
signal(SIGINT, sig_alarm);//捕升卖捉终端中断信号
while(1)
{
printf(“waiting here!/n”);
sleep(1);
}
return 0;
}
二.管道通信
pipe.c
#include
#define BUFFER_SIZE 30
int main()
{
int x;
int fd;
char buf;
char s;
pipe(fd);//创建管道
while((x=fork())==-1);//创建管道失败时，进入循环
/*进入子进程，子进程向管道中写入一个字符串*/
if(x==0)
{
sprintf(buf,”This is an example of pipe!/n”);
write(fd,buf,BUFFER_SIZE);
exit(0);
}
/*进入父进程，父进程从管道的另一端读出刚才写入的字符串*/
else
{
wait(0);//等待子进程结束
read(fd,s,BUFFER_SIZE);//读出字符串，并将其储存在char s中
printf(“%s”,s);//打印字符串
}
return 0;
}
三.进程间通信——IPC
①信号量通信
sem.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/*联合体变量*/
union semun
{
int val; //信号量初始值
struct semid_ds *buf;
unsigned short int *array;
struct seminfo *__buf;
};
/*函数声明，信号量定义*/
static int set_semvalue(void); //设置信号量
static void del_semvalue(void);//删除信号量
static int semaphore_p(void); //执行P操作
static int semaphore_v(void); //执行V操作
static int sem_id;//信号量标识符
int main(int argc, char *argv)
{
int i;
int pause_time;
char op_char = ‘O’;
srand((unsigned int)getpid());
sem_id = semget((key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT);//创建一个信号量,IPC_CREAT表示创建一个新的信号量
/*如果有参数，设置信号量，修改字符*/
if (argc > 1)
{
if (!set_semvalue())
{
fprintf(stderr, “Failed to initialize semaphore/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
op_char = ‘X’;
sleep(5);
}
for(i = 0; i 1)
{
sleep(10);
del_semvalue(); //删除信号量
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
/*设置信号量*/
static int set_semvalue(void)
{
union semun sem_union;
sem_union.val = 1;
if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1)
return(0);
return(1);
}
/*删除信号量*/
static void del_semvalue(void)
{
union semun sem_union;
if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) == -1)
fprintf(stderr, “Failed to delete semaphore/n”);
}
/*执行P操作*/
static int semaphore_p(void)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num = 0;
sem_b.sem_op = -1; /* P() */
sem_b.sem_ = SEM_UNDO;
if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)
{
fprintf(stderr, “semaphore_p failed/n”);
return(0);
}
return(1);
}
/*执行V操作*/
static int semaphore_v(void)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num = 0;
sem_b.sem_op = 1; /* V() */
sem_b.sem_ = SEM_UNDO;
if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)
{
fprintf(stderr, “semaphore_v failed/n”);
return(0);
}
return(1);
}
②消息队列通信
send.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_TEXT 512
/*用于消息收发的结构体–my_msg_type：消息类型，some_text：消息正文*/
struct my_msg_st
{
long int my_msg_type;
char some_text;
};
int main()
{
int running = 1;//程序运行标识符
struct my_msg_st some_data;
int msgid;//消息队列标识符
char buffer;
/*创建与接受者相同的消息队列*/
msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);
if (msgid == -1)
{
fprintf(stderr, “msgget failed with error: %d/n”, errno);
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*向消息队列中发送消息*/
while(running)
{
printf(“Enter some text: “);
fgets(buffer, BUFSIZ, stdin);
some_data.my_msg_type = 1;
strcpy(some_data.some_text, buffer);
if (msgsnd(msgid, (void *)&some_data, MAX_TEXT, 0) == -1)
{
fprintf(stderr, “msgsnd failed/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (strncmp(buffer, “end”, 3) == 0)
{
running = 0;
}
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
receive.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/*用于消息收发的结构体–my_msg_type：消息类型，some_text：消息正文*/
struct my_msg_st
{
long int my_msg_type;
char some_text;
};
int main()
{
int running = 1;//程序运行标识符
int msgid; //消息队列标识符
struct my_msg_st some_data;
long int msg_to_receive = 0;//接收消息的类型–0表示msgid队列上的之一个消息
/*创建消息队列*/
msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);
if (msgid == -1)
{
fprintf(stderr, “msgget failed with error: %d/n”, errno);
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*接收消息*/
while(running)
{
if (msgrcv(msgid, (void *)&some_data, BUFSIZ,msg_to_receive, 0) == -1)
{
fprintf(stderr, “msgrcv failed with error: %d/n”, errno);
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf(“You wrote: %s”, some_data.some_text);
if (strncmp(some_data.some_text, “end”, 3) == 0)
{
running = 0;
}
}
/*删除消息队列*/
if (msgctl(msgid, IPC_RMID, 0) == -1)
{
fprintf(stderr, “msgctl(IPC_RMID) failed/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
③共享内存通信
share.h
#define TEXT_SZ 2023 //申请共享内存大小
struct shared_use_st
{
int written_by_you; //written_by_you为1时表示有数据写入，为0时表示数据已经被消费者提走
char some_text;
};
producer.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include “share.h”
int main()
{
int running = 1; //程序运行标志位
void *shared_memory = (void *)0;
struct shared_use_st *shared_stuff;
char buffer;
int shmid; //共享内存标识符
/*创建共享内存*/
shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666 | IPC_CREAT);
if (shmid == -1)
{
fprintf(stderr, “shmget failed/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*将共享内存连接到一个进程的地址空间中*/
shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0);//指向共享内存之一个字节的指针
if (shared_memory == (void *)-1)
{
fprintf(stderr, “shmat failed/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf(“Memory attached at %X/n”, (int)shared_memory);
shared_stuff = (struct shared_use_st *)shared_memory;
/*生产者写入数据*/
while(running)
{
while(shared_stuff->written_by_you == 1)
{
sleep(1);
printf(“waiting for client…/n”);
}
printf(“Enter some text: “);
fgets(buffer, BUFSIZ, stdin);
strncpy(shared_stuff->some_text, buffer, TEXT_SZ);
shared_stuff->written_by_you = 1;
if (strncmp(buffer, “end”, 3) == 0)
{
running = 0;
}
}
/*该函数用来将共享内存从当前进程中分离,仅使得当前进程不再能使用该共享内存*/
if (shmdt(shared_memory) == -1)
{
fprintf(stderr, “shmdt failed/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf(“producer exit./n”);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
customer.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include “share.h”
int main()
{
int running = 1;//程序运行标志位
void *shared_memory = (void *)0;
struct shared_use_st *shared_stuff;
int shmid; //共享内存标识符
srand((unsigned int)getpid());
/*创建共享内存*/
shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666 | IPC_CREAT);
if (shmid == -1)
{
fprintf(stderr, “shmget failed/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*将共享内存连接到一个进程的地址空间中*/
shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0);//指向共享内存之一个字节的指针
if (shared_memory == (void *)-1)
{
fprintf(stderr, “shmat failed/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf(“Memory attached at %X/n”, (int)shared_memory);
shared_stuff = (struct shared_use_st *)shared_memory;
shared_stuff->written_by_you = 0;
/*消费者读取数据*/
while(running)
{
if (shared_stuff->written_by_you)
{
printf(“You wrote: %s”, shared_stuff->some_text);
sleep( rand() % 4 );
shared_stuff->written_by_you = 0;
if (strncmp(shared_stuff->some_text, “end”, 3) == 0)
{
running = 0;
}
}
}
/*该函数用来将共享内存从当前进程中分离,仅使得当前进程不再能使用该共享内存*/
if (shmdt(shared_memory) == -1)
{
fprintf(stderr, “shmdt failed/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*将共享内存删除,所有进程均不能再访问该共享内存*/
if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1)
{
fprintf(stderr, “shmctl(IPC_RMID) failed/n”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
摘自：
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