• 最快的进程间通信方式你get了么


      前言:天下武功为快不破!在信息爆炸、快速发展的新时代...,扯远了...。进程间通信方式有很多,但最快的方式你知道么?由我娓娓道来...

      一、共享内存方式

      主角闪亮登场了,噔噔瞪...,最快的方式就是共享内存了。实现共享内存的方式主要有两种:

    1. 存储映射I/O mmap函数实现
    2. shmget函数

       感觉学两个以上相同的知识时,就会学他们的区别,我也会避免不了进入俗套,也要简单来说它们的区别:

      

     注:此图引自《unix环境高级编程》 

      看到图片中“主要区别”四个大字了么?别告诉我:你近视看不到,打死你个龟孙!开玩笑啦,哈哈哈!只希望在学习知识时,不要感觉太乏味哦。在下文介绍完两种方式之后,你就会不明白它们的区别了。

      二、mmap函数实现共享内存

      1、存储映射I/O

       先来画个见图来介绍一下实现原理,如下图:  PS:依旧是全博客园最丑图,不接受反驳!!!

      

      mmap函数主要作用就是将磁盘文件映射到内存中,并返回这段内存的首地址,并可以将这块内存来当做“数组”来处理。要对这个图有一个模型(虽然是全博客园最丑图),对接下来的讲解有一定帮助。

      2、mmap函数及相关函数

      原型:void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);

      返回:成功:返回创建的映射区首地址;失败:MAP_FAILED宏,注意错误跟普通的不一样!

      参数说明:    

             addr:       建立映射区的首地址,由Linux内核指定。使用时,直接传递NULL

             length: 欲创建映射区的大小

             prot:      映射区权限PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_READ|PROT_WRITE

             flags:     标志位参数(常用于设定更新物理区域、设置共享、创建匿名映射区)

                              MAP_SHARED:  会将映射区所做的操作反映到物理设备(磁盘)上。

                              MAP_PRIVATE: 映射区所做的修改不会反映到物理设备。

             fd:         用来建立映射区的文件描述符

             offset: 映射文件的偏移(4k的整数倍)

       3、munmap函数

      原型:int munmap(void *addr, size_t length); 成功:0; 失败:-1

      功能:同malloc函数申请内存空间类似的,mmap建立的映射区在使用结束后也应调用类似free的函数来释放。

      4、父子进程用mmap示例程序

      程序主要用共享内存进行通信,如下:

      

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/wait.h>
    
    int var = 100;
    
    int main(void)
    {
        int *p;
        pid_t pid;
    
        int fd;
        fd = open("temp", O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0644);
        if(fd < 0){
            perror("open error");
            exit(1);
        }
        unlink("temp");                //删除临时文件目录项,使之具备被释放条件.
        ftruncate(fd, 4);
    
        //p = (int *)mmap(NULL, 4, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
        p = (int *)mmap(NULL, 4, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
        if(p == MAP_FAILED){        //注意:不是p == NULL
            perror("mmap error");
            exit(1);
        }
        close(fd);                    //映射区建立完毕,即可关闭文件
    
        pid = fork();                //创建子进程
        if(pid == 0){
            *p = 2000;
            var = 1000;
            printf("child, *p = %d, var = %d
    ", *p, var);
        } else {
            sleep(1);
            printf("parent, *p = %d, var = %d
    ", *p, var);
            wait(NULL);
    
            int ret = munmap(p, 4);                //释放映射区
            if (ret == -1) {
                perror("munmap error");
                exit(1);
            }
        }
    
        return 0;
    }
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      三、匿名映射

      1、说明

    通过使用我们发现使用映射区来完成文件读写操作十分方便父子进程间通信也较容易但缺陷是每次创建映射区一定要依赖一个文件才能实现。通常为了建立映射区要open一个temp文件,创建好了再unlinkclose掉,比较麻烦。 可以直接使用匿名映射来代替。其实Linux系统给我们提供了创建匿名映射区的方法无需依赖一个文件即可创建映射区同样需要借助标志位参数flags来指定

      使用MAP_ANONYMOUS (MAP_ANON), 如:

      int *p = mmap(NULL, 4, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0);

         "4"随意举例,该位置表大小,可依实际需要填写。

        需注意的是,MAP_ANONYMOUSMAP_ANON这两个宏是Linux操作系统特有的宏。在类Unix系统中如无该宏定义,可使用如下两步来完成匿名映射区的建立。

      ① fd = open("/dev/zero", O_RDWR);

      ② p = mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MMAP_SHARED, fd, 0);

      2、用"/dev/sero"示例匿名映射

      程序如下:

      

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <sys/mman.h>
    
    int main(void)
    {
        int *p;
        pid_t pid;
        
        int fd;
        fd = open("/dev/zero", O_RDWR);
    
        p = mmap(NULL, 400, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
    
        if(p == MAP_FAILED){        //注意:不是p == NULL
            perror("mmap error");
            exit(1);
        }
    
        pid = fork();                //创建子进程
        if(pid == 0){
            *p = 2000;
            printf("child, *p = %d
    ", *p);
        } else {
            sleep(1);
            printf("parent, *p = %d
    ", *p);
        }
    
        munmap(p, 4);                //释放映射区
    
        return 0;
    }
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      总结:shmget函数会在另一篇博客介绍,欢迎评论交流

      

     

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