进程间通信简介（摘自《Linux网络编程》p85）
AT&T 在 UNIX System V 中引入了几种新的进程通讯方式，即消息队列（ MessageQueues），信号量（ semaphores）和共享内存（ shared memory），统称为 System V IPC。在Linux 系统编程中，它们有着广泛的应用。
System V IPC 的一个显著的特点，是它的具体实例在内核中是以对象的形式出现的，我们称之为 IPC 对象。每个 IPC 对象在系统内核中都有一个唯一的标识符。通过标识符内核可以正确的引用指定的 IPC 对象.。需要注意的是，标识符的唯一性只在每一类的 IPC 对象内成立。比如说，一个消息队列和一个信号量的标识符可能是相同的，但绝对不会出现两个有相同标识符的消息队列。
标识符只在内核中使用， IPC 对象在程序中是通过关键字（ key）来访问的。和 IPC 对象标识符一样，关键字也必须是唯一的。而且，要访问同一个 IPC 对象， Server 和 Client必须使用同一个关键字。因此，如何构造新的关键字使之不和已有的关键字冲突，并保证Server 和 Client 使用的关键字是相同的，是建立 IPC 对象时首先要解决的一个问题。（具体在后边的msg通信中详解）
通信方法还有：半双工管道pipe，命名管道fifo，消息队列，信号量，共享内，socket套接字等，下面一一介绍：
①半双工管道：
int pipe(int filedes[2]);
管道是将两个进程之间的标准输入输出相互对接的机制
linux命令中使用的管道 | ： ls -l | grep *.c //显示文件(输入端)-(|)-(输出端)>找到.c结尾文件
实现：因为半双工缘故，所以只能实现一段输入，一段输出，而不能双向通信。所以：实现为，通过管道连接进程，一端开放读文件描述，一端开放写文件描述
//管道的性质就是，一个进程的输出作为另一个进程的输入 //那么我们可以关闭一个进程读端使之作为输入端， //另一个进程关闭写端，读取数据，接收数据作为管道输出端 //FIFO命名管道 //文件系统中，命名管道是特殊文件的方式存在的 //不同进程可以通过命名管道共享数据 //命名管道一直是阻塞方式的，且必须是显示的通过open建立连接到管道的通道 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> int main() { int result = 1; int fd[2]; pid_t pid; int *write_fd = &fd[1]; //写文件描述 int *read_fd = &fd[0]; //读文件描述 int nbytes; char str[] = "管道，你好 "; char readBuffer[80]; memset(readBuffer,0,sizeof(readBuffer)); result = pipe(fd); //创建管道 if(-1==result) { printf("管道创建失败！ "); return -1; } pid = fork(); //进程创建分叉程序 if(-1 == pid) { printf("fork失败"); return -1; } if(0==pid) //子进程关闭读端，写入字符 { close(*read_fd); result = write(*write_fd,str,strlen(str)); printf("写入%d个数据 ",result); } else //父进程关闭写端，读取数据 { close(*write_fd); nbytes = read(*read_fd,readBuffer,sizeof(readBuffer)); printf("接收到%d个数据，内容为%s",nbytes,readBuffer); } return 0; }
②命名管道
int mkfifo(const char* pathname,mode_t mode);
类似于普通管道，只是
a.在文件系统中以设备特殊文件的形式存在
b.不同进程之间可以通过命名管道共享数据
操作区别于普通管道：FIFO中必须显式通过open建立连接到管道的通道，且总是处于阻塞状态的
③消息队列
消息队列是内核地址空间的内部链表，通过内核在各个进程之间传递内容。每个消息队列通过唯一IPC标识符标识，不同队列相对独立。
//file： msg.h
/* message buffer for msgsnd and msgrcv calls */ struct msgbuf { __kernel_long_t mtype; /* type of message */ char mtext[1]; /* message text */ }; /* Obsolete, used only for backwards compatibility and libc5 compiles */ struct msqid_ds { struct ipc_perm msg_perm; struct msg *msg_first; /* first message on queue,unused */ struct msg *msg_last; /* last message in queue,unused */ __kernel_time_t msg_stime; /* last msgsnd time */ __kernel_time_t msg_rtime; /* last msgrcv time */ __kernel_time_t msg_ctime; /* last change time */ unsigned long msg_lcbytes; /* Reuse junk fields for 32 bit */ unsigned long msg_lqbytes; /* ditto */ unsigned short msg_cbytes; /* current number of bytes on queue */ unsigned short msg_qnum; /* number of messages in queue */ unsigned short msg_qbytes; /* max number of bytes on queue */ __kernel_ipc_pid_t msg_lspid; /* pid of last msgsnd */ __kernel_ipc_pid_t msg_lrpid; /* last receive pid */ };
//filename
/* Obsolete, used only for backwards compatibility and libc5 compiles */ struct ipc_perm { __kernel_key_t key; //函数msgget()使用的键值 __kernel_uid_t uid; //用户UID __kernel_gid_t gid; //用户GID __kernel_uid_t cuid; //创建者UID __kernel_gid_t cgid; //创建者GID __kernel_mode_t mode; //权限 unsigned short seq; //序列号 };
内核中的消息队列
注：结构list_head 形成一个链表，结构msg_msg之中的m_list使得消息形成链表，查找，插入时，对m_list域进行偏移找到位置
相关函数：
键值构建 key_t ftok(const char* pathname,int proj_id);
获取消息 int msgget(key_t key,int msgflg);
发送消息 int msgsnd(int msqid, const void * msgp,size_t msgsz,int msgflg);
接收消息 ssize_t msgrcv(int msqid, void * msgp, size_t msgsz, long msgtype, int msgflg);
消息控制 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf); //向内核发送cmd命令判断进行何种操作
一个简单例子
④信号量
信号量是一种计数器，用来控制对多个进程共享的资源所进行的访问。常用作锁机制（生产者消费者模型是个典型使用）
信号量结构
//filename sys/sem.h
/* arg for semctl system calls. */ union semun { int val; /* value for SETVAL */ struct semid_ds *buf; /* buffer for IPC_STAT & IPC_SET */ unsigned short *array; /* 数组结构 */ struct seminfo *__buf; /* 信号量内部结构 */ void *__pad; };
相关函数
新建信号量 int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
//key 来自于ftok()
信号量操作函数 int semop(int semid,struct sembuf* sops, unsigned nsops);
//信号量的P,V操作通过向已经建立好的信号量发送命令完成
控制信号量参数
int semctl(int semid, int semnum ,int cmd,.....);
//用于在信号量集合上执行控制操作
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/sem.h> #include<sys/types.h> typedef int sem_t; union semun { int val; struct semid_ds * buf; unsigned short *array; }arg; sem_t CreateSem(key_t key, int value) { union semun sem; sem_t semid; sem.val = value; semid = semget(key,0,IPC_CREAT); if(-1 == semid) { printf("create semaphore error "); return -1; } semctl(semid,0,SETVAL,sem); return semid; } int Sem_P(sem_t semid) { struct sembuf sops = {0,+1,IPC_NOWAIT}; return (semop(semid,&sops,1)); } int Sem_V(sem_t semid) { struct sembuf sops = {0,-1,IPC_NOWAIT}; return (semop(semid,&sops,1)); } void SetvalueSem(sem_t semid , int value) { union semun sem; sem.val = value; semctl(semid,0,SETVAL,sem); } int GetvalueSem(sem_t semid) { union semun sem; return semctl(semid,0,GETVAL,sem); } void DestroySem(sem_t semid) { union semun sem; sem.val = 0; semctl(semid,0,IPC_RMID,sem); } int main() { key_t key; int semid; char i; int value = 0; key = ftok("/ipc/sem",'a'); semid = CreateSem(key,100); for( i = 0;i <= 3;++i) { Sem_P(semid); Sem_V(semid); } value = GetvalueSem(semid); DestroySem(semid); return 0; }
⑤共享内存（最快捷的方法）没有中间过程，管道等
在多个进程之间共享内存区域的一种进程间通信方式，在多个进程之间对内存段进行映射的方式实现内存共享。
相关函数
创建共享内存函数 int shmget(key_y key, size_t size, int shmflg);
获得共享内存地址void * shmat(int shmid,const void* shmaddr, int shmflg);
删除共享内存函数 int shmdt(const void* shmadddr);
共享内存控制函数 int shmctl(int shmid ,int cmd, struct shmid_ds * buf);
⑥信号
用于在一个或多个进程之间传递异步信号。
相关函数
信号截取 sighandler signal(int signum ,sighandler handler);
发送信号 int kill(pid_t pid, int sig);
int raise(int sig);