进程间的五种通信方式：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；4、信号量，不能传递复杂消息，只能用来同步；5、共享内存区。
进程间的五种通信方式：
管道，通常指无名管道，是 系统最古老的形式。
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。
管道，通常指无名管道，是 UNIX 系统IPC最古老的形式。
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。
1 #include2 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：为读而打开，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。
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（）与子进程的写端（）；反之，则可以使数据流从子进程流向父进程。
1 #include2 #include 3 4 int main() 5 { 6 int fd[2]; // 两个文件描述符 7 pid_t pid; 8 char buff[20]; 9 10 if(pipe(fd) 0) // 父进程 16 { 17 close(fd[0]); // 关闭读端 18 write(fd[1], "hello world\n", 12); 19 } 20 else 21 { 22 close(fd[1]); // 关闭写端 23 read(fd[0], buff, 20); 24 printf("%s", buff); 25 } 26 27 return 0; 28 }
FIFO，也称为命名管道，它是一种文件类型。
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。
1 #include2 // 返回值：成功返回0，出错返回-1 3 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
其中的 mode 参数与函数中的 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（）的区别：
若没有指定（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，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。
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
1 #include2 #include // exit 3 #include // O_WRONLY 4 #include 5 #include // time 6 7 int main() 8 { 9 int fd; 10 int n, i; 11 char buf[1024]; 12 time_t tp; 13 14 printf("I am %d process.\n", getpid()); // 说明进程ID 15 16 if((fd = open("fifo1", O_WRONLY)) read_fifo.c
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 7 int main() 8 { 9 int fd; 10 int len; 11 char buf[1024]; 12 13 if(mkfifo("fifo1", 0666) 0) // 读取FIFO管道 23 printf("Read message: %s", buf); 24 25 close(fd); // 关闭FIFO文件 26 return 0; 27 } 在两个终端里用 gcc 分别编译运行上面两个文件，可以看到输出结果如下：
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 20151 [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，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，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
1 #include2 // 创建或打开消息队列：成功返回队列ID，失败返回-1 3 int msgget(key_t key, int flag); 4 // 添加消息：成功返回0，失败返回-1 5 int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t size, int flag); 6 // 读取消息：成功返回消息数据的长度，失败返回-1 7 int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t size, long type,int flag); 8 // 控制消息队列：成功返回0，失败返回-1 9 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf); 在以下两种情况下，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中包含了标志位。
- key参数为。
函数在读取消息队列时，type参数有下面几种情况：
- ，返回队列中的第一个消息；
- ，返回队列中消息类型为 type 的第一个消息；
- ，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
1 #include2 #include 3 #include 4 5 // 用于创建一个唯一的key 6 #define MSG_FILE "/etc/passwd" 7 8 // 消息结构 9 struct msg_form { 10 long mtype; 11 char mtext[256]; 12 }; 13 14 int main() 15 { 16 int msqid; 17 key_t key; 18 struct msg_form msg; 19 20 // 获取key值 21 if((key = ftok(MSG_FILE,'z')) msg_client.c
1 #include2 #include 3 #include 4 5 // 用于创建一个唯一的key 6 #define MSG_FILE "/etc/passwd" 7 8 // 消息结构 9 struct msg_form { 10 long mtype; 11 char mtext[256]; 12 }; 13 14 int main() 15 { 16 int msqid; 17 key_t key; 18 struct msg_form msg; 19 20 // 获取key值 21 if ((key = ftok(MSG_FILE, 'z')) 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。
1 #include2 // 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 3 int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags); 4 // 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 5 int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t numops); 6 // 控制信号量的相关信息 7 int semctl(int semid, int sem_num, int cmd, ...); 当创建新的信号量集合时，必须指定集合中信号量的个数（即），通常为1； 如果是引用一个现有的集合，则将指定为 0 。
在函数中，结构的定义如下：
1 struct sembuf 2 { 3 short sem_num; // 信号量组中对应的序号，0～sem_nums-1 4 short sem_op; // 信号量值在一次操作中的改变量 5 short sem_flg; // IPC_NOWAIT, SEM_UNDO 6 }其中 sem_op 是一次操作中的信号量的改变量：
若，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，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，这个操作与有关。
- sem_flg 指定，则semop函数出错返回。
- sem_flg 没有指定，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，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，则依据决定函数动作：
- sem_flg指定，则出错返回。
- sem_flg没有指定，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
在函数中的命令有多种，这里就说两个常用的：
- ：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。
- ：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
1 #include2 #include 3 #include 4 5 // 联合体，用于semctl初始化 6 union semun 7 { 8 int val; /*for SETVAL*/ 9 struct semid_ds *buf; 10 unsigned short *array; 11 }; 12 13 // 初始化信号量 14 int init_sem(int sem_id, int value) 15 { 16 union semun tmp; 17 tmp.val = value; 18 if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1) 19 { 20 perror("Init Semaphore Error"); 21 return -1; 22 } 23 return 0; 24 } 25 26 // P操作: 27 // 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 28 // 若信号量值为0，进程挂起等待 29 int sem_p(int sem_id) 30 { 31 struct sembuf sbuf; 32 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 33 sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/ 34 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO; 35 36 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 37 { 38 perror("P operation Error"); 39 return -1; 40 } 41 return 0; 42 } 43 44 // V操作： 45 // 释放资源并将信号量值+1 46 // 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们 47 int sem_v(int sem_id) 48 { 49 struct sembuf sbuf; 50 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 51 sbuf.sem_op = 1; /*V操作*/ 52 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO; 53 54 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 55 { 56 perror("V operation Error"); 57 return -1; 58 } 59 return 0; 60 } 61 62 // 删除信号量集 63 int del_sem(int sem_id) 64 { 65 union semun tmp; 66 if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1) 67 { 68 perror("Delete Semaphore Error"); 69 return -1; 70 } 71 return 0; 72 } 73 74 75 int main() 76 { 77 int sem_id; // 信号量集ID 78 key_t key; 79 pid_t pid; 80 81 // 获取key值 82 if((key = ftok(".", 'z')) 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 #include2 // 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。
函数是用来断开建立的连接的。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。
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（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
1 #include2 #include 3 #include // shared memory 4 #include // semaphore 5 #include // message queue 6 #include // 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 // 初始化信号量 23 int init_sem(int sem_id, int value) 24 { 25 union semun tmp; 26 tmp.val = value; 27 if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, tmp) == -1) 28 { 29 perror("Init Semaphore Error"); 30 return -1; 31 } 32 return 0; 33 } 34 35 // P操作: 36 // 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 37 // 若信号量值为0，进程挂起等待 38 int sem_p(int sem_id) 39 { 40 struct sembuf sbuf; 41 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 42 sbuf.sem_op = -1; /*P操作*/ 43 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO; 44 45 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 46 { 47 perror("P operation Error"); 48 return -1; 49 } 50 return 0; 51 } 52 53 // V操作： 54 // 释放资源并将信号量值+1 55 // 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们 56 int sem_v(int sem_id) 57 { 58 struct sembuf sbuf; 59 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 60 sbuf.sem_op = 1; /*V操作*/ 61 sbuf.sem_flg = SEM_UNDO; 62 63 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 64 { 65 perror("V operation Error"); 66 return -1; 67 } 68 return 0; 69 } 70 71 // 删除信号量集 72 int del_sem(int sem_id) 73 { 74 union semun tmp; 75 if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, tmp) == -1) 76 { 77 perror("Delete Semaphore Error"); 78 return -1; 79 } 80 return 0; 81 } 82 83 // 创建一个信号量集 84 int creat_sem(key_t key) 85 { 86 int sem_id; 87 if((sem_id = semget(key, 1, IPC_CREAT|0666)) == -1) 88 { 89 perror("semget error"); 90 exit(-1); 91 } 92 init_sem(sem_id, 1); /*初值设为1资源未占用*/ 93 return sem_id; 94 } 95 96 97 int main() 98 { 99 key_t key; 100 int shmid, semid, msqid; 101 char *shm; 102 char data[] = "this is server"; 103 struct shmid_ds buf1; /*用于删除共享内存*/ 104 struct msqid_ds buf2; /*用于删除消息队列*/ 105 struct msg_form msg; /*消息队列用于通知对方更新了共享内存*/ 106 107 // 获取key值 108 if((key = ftok(".", 'z')) client.c
1 #include2 #include 3 #include // shared memory 4 #include // semaphore 5 #include // message queue 6 #include // 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')) 注意：当输入字符或字符串时，缓冲区中遗留下了，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（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
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