進程間的五種通信方式介紹

進程間通信（IPC，InterProcess Communication）是指在不同進程之間傳播或交換信息。IPC的方式通常有管道（包括無名管道和命名管道）、消息隊列、信號量、共享內(nèi)存、Socket（套接字）等。其中 Socket和支持不同主機上的兩個進程IPC。

一、管道

管道，通常指無名管道，是 UNIX 系統(tǒng)IPC最古老的形式。

1、特點：

1. 它是半雙工的（即數(shù)據(jù)只能在一個方向上流動），具有固定的讀端和寫端。
2. 它只能用于具有親緣關(guān)系的進程之間的通信（也是父子進程或者兄弟進程之間）。
3. 它可以看成是一種特殊的文件，對于它的讀寫也可以使用普通的read、write 等函數(shù)。但是它不是普通的文件，并不屬于其他任何文件系統(tǒng)，并且只存在于內(nèi)存中。

2、原型：

#includeintpipe(int fd[2]);  // 返回值：若成功返回0，失敗返回-1；

當(dāng)一個管道建立時，它會創(chuàng)建兩個文件描述符：fd[0]為讀而打開，fd[1]為寫而打開。如下圖：

要關(guān)閉管道只需將這兩個文件描述符關(guān)閉即可。

3、For Example

單個進程中的管道幾乎沒有任何用處。所以，通常調(diào)用 pipe 的進程接著調(diào)用 fork，這樣就創(chuàng)建了父進程與子進程之間的 IPC 通道。如下圖所示：

若要數(shù)據(jù)流從父進程流向子進程，則關(guān)閉父進程的讀端（fd[0]）與子進程的寫端（fd[1]）；反之，則可以使數(shù)據(jù)流從子進程流向父進程。

#include#includeint main(){    int fd[2]; // 兩個文件描述符    pid_t pid;    char buff[20];    if (pipe(fd) < 0)    {        printf("Create Pipe Error!\\n");    }    if ((pid = fork()) < 0) // 創(chuàng)建子進程    {        printf("Fork Error!\\n");    }    else if (pid > 0) // 父進程    {        close(fd[0]); // 關(guān)閉讀端        write(fd[1], "Hello World\\n", 12);    }    else    {        close(fd[1]); // 關(guān)閉寫端        read(fd[0], buff, 20);        printf ("%s", buff);    }    return 0;}

二、FIFO

FIFO，也稱為命名管道，是一種文件類型。

1、特點

1. FIFO可以在無關(guān)的進程之間交換數(shù)據(jù)，與無名管道不同。
2. FIFO有路徑名與之相關(guān)聯(lián)，它以一種特殊設(shè)備文件形式存在于文件系統(tǒng)中。

2、原型

#include// 返回值：成功返回0， 出錯返回-1intmkfifo(constchar* pathname, mode_t mode);

其中的 mode 參數(shù)與open函數(shù)中的 mode 相同。一旦創(chuàng)建了一個 FIFO，就可以用一般的文件I/O函數(shù)操作它。

當(dāng) open 一個FIFO時，是否設(shè)置非阻塞標(biāo)志（O_NONBLOCK）的區(qū)別：

• 若沒有指定O_NONBLOCK（默認(rèn)），只讀 open 要阻塞到某個其他進程為寫而打開此 FIFO。類似的，只寫 open 要阻塞到某個其他進程為讀而打開它。
• 若指定了O_NONBLOCK，則只讀 open 立即返回。而只寫 open 將出錯返回 -1 如果沒有進程已經(jīng)為讀而打開該 FIFO，其errno置ENXIO。

3、For Example

FIFO的通信方式類似于在進程中使用文件來傳輸數(shù)據(jù)，只不過FIFO類型文件同時具有管道的特性。在數(shù)據(jù)讀出時，F(xiàn)IFO管道中同時清除數(shù)據(jù)，并且“先進先出”。下面的例子演示了使用 FIFO 進行 IPC 的過程：

write_fifo.c

#include#include // exit#include // O_WRONLY#include#include // time
int main(){    int fd;    int n, i;    char buf[1024];    time_t tp;
    printf("I am %d process.\\n", getpid()); // 說明進程ID
    if((fd = open("fifo1", O_WRONLY)) < 0) // 以寫打開一個FIFO    {        perror("Open FIFO Failed");        exit(1);    }
    for(i=0; i<10; ++i)    {        time(&tp); // 取系統(tǒng)當(dāng)前時間        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) // 寫入到FIFO中        {            perror("Write FIFO Failed");            close(fd);            exit(1);        }        sleep(1); // 休眠1秒    }    close(fd); // 關(guān)閉FIFO文件    return 0;}

read_fifo.c

#include
int main(){    int fd;    int len;    char buf[1024];    if (mkfifo("fifo 1", 0666) < 0 && errno != EXIST) // 創(chuàng)建FIFO管道    {        perror ("Create FIFO Failed\\n");    }    if ((fd = open("fifo 1", R_ONLY)) < 0) // 以讀方式打開    {        perror ("Open FIFO Failed\\n");        exit(1);    }    while ((len == read(buf, buf, 1024)) > 0) // 讀取FIFO管道    {        printf ("Read Message: %s", buf);    }    close(fd);    return 0;}