Linux 系统应用编程——进程间通信（上）

       现在再Linux应用较多的进程间通信方式主要有以下几种：

1）无名管道（pipe）及有名管道（fifo）：无名管道可用于具有亲缘关系进程间的通信；有名管道除具有管道相似的功能外，它还允许无亲缘关系进程使用；

2）信号（signal）：信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，它是比较复杂的通信方式，用于通知进程某事件发生。一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求处理的过程类似；

3）消息队列（message queue）：消息队列是消息的链接表，包括POSIX消息队列和System V 消息队列。它克服了前两种通信方式中信息量有限的缺点。具有写权限的进程可以按照一定的规则向消息队列中添加新消息；对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读取消息。

4）共享内存（shared memory）：可以说这时最有效的进程间通信方式。它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时查看对方进程中对共享数据的更新。这种通信方式需要依靠某种同步机制，如互斥锁和信号量等。

5）信号量（semaphore）：主要作为进程之间以及统一进程的不同线程之间的同步和互斥手段。

6）套接字（socket）：这时一种使用更广泛的进程间通信机制，它可用于网络中不同主机之间的进程间通信，应用非常广泛。

管道通信

        管道是Linux 中进程间通信的一种方式，它把一个程序的输出直接连接到另一个程序的输入，Linux 的管道主要包括两种：无名管道和有名管道。

一、无名管道

      无名管道是Linux中管道通信的一种原始方法，他有如下特点：

1）只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也就是父子进程或兄弟进程之间）；

2）是一个单工的通信模式，具有固定的读端和写端；

3）管道也可以看成一种特殊的文件，对于它的读写也可是使用普通的read() 、write()等函数，但是它不属于任何文件系统，并且只存在于内存中；（其字节大小为0）

1、无名管道的创建与关闭

       无名管道是基于文件描述符的通信方式。当一个管道创建时，它会创建两个文件描述符：fd[0] 、fd[1] 。其中 fd[0] 固定用于读管道，而 fd[1] 固定用于写管道，如下图，这样就构成了一个单向的数据通道：

管道关闭时只需要用 close() 函数将这两个文件描述符关闭即可。

2、管道创建函数

      创建管道可以通过 pipe() 来实现，其语法如下：

3、管道读写说明

       用pipe() 函数创建的管道两端处于一个进程中。由于管道主要是用于不同进程间的通信，通常是先创建一个管道，再调用 fork () 函数创建一个子进程，该子进程会继承父进程所创建的管道。

         需要注意的是，无名管道是单工的工作方式，即进程要么只能读管道，要么只能写管道。父子进程虽然都拥有管道的读端和写端，但是只能使用其中一个（例如，可以约定父进程读管道，而子进程写管道）。这样就应该把不使用的读端或写端文件描述符关闭。

例如：如果将父进程的写端 fd[1] 和子进程的读端 fd[0] 关闭。此时，父子进程之间就建立了一条“子进程写入 父进程读取”的通道。同样，也可以关闭父进程的 fd[0] 和子进程的fd[1] ，这样就可以建立一条“父进程写入子进程读取”的通道。另外，父进程也可以创建 多个子进程，各个子进程都继承了管道的fd[0] 和 fd[1] ，这样就建立子进程之间的数据通道。

4、管道读写注意：

1）只有管道的读端存在时，向管道写入数据才有意义，否则，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的 SIGPIPE 信号 （通常为Broken Pipea错误）。

2）向管道写入数据时，Linux 将不保证写入的原子性 , 管道缓冲区只要有空间，写进程就会试图向管道写入数据。如果管道缓冲区已满，那么写操作将一直阻塞。

3）父进程在运行时，它们的先后次序必不能保证。为了确保父子进程已经关闭了相应的文件描述符，可在两个进程中调用 sleep() 函数，当然，用互斥和同步会更好；

下面是一个实例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
 
int pid,pid1,pid2;
 
int main(int argc, const char *argv[])
{
	int fd[2];
	char outpipe[100],inpipe[100];
 
	if(pipe(fd) < 0)
	{
		perror("pipe error!");
		return -1;
	}
 
	if((pid1 = fork()) < 0)
	{
		perror("fork pid1 error");
		return -1;
	}
	else if(pid1 == 0)
	{
		printf("Child1's pid is %d\n",getpid());
		close(fd[0]);
		strcpy(outpipe,"Child 1 is sending a message!");
		if(write(fd[1],outpipe,50) == -1)
		{
			perror("Child 1 write to outpipe error");
			return -1;
		}
		exit(0);
	}
		
	if((pid2 = fork()) < 0)
	{
		perror("fork pid2 error");
		return -1;
	}
	else if(pid2 == 0)
	{