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Linux進(jìn)程管道通信：高效實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間數(shù)據(jù)交換(linux進(jìn)程管道通信)

在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是非常重要的，而Linux系統(tǒng)的進(jìn)程通信方式有很多種，其中一種非常高效的方式就是通過(guò)管道進(jìn)行進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換。

站在用戶的角度思考問(wèn)題，與客戶深入溝通，找到呼中網(wǎng)站設(shè)計(jì)與呼中網(wǎng)站推廣的解決方案，憑借多年的經(jīng)驗(yàn)，讓設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)造個(gè)性化、用戶體驗(yàn)好的作品，建站類型包括：成都做網(wǎng)站、成都網(wǎng)站制作、企業(yè)官網(wǎng)、英文網(wǎng)站、手機(jī)端網(wǎng)站、網(wǎng)站推廣、域名注冊(cè)、網(wǎng)頁(yè)空間、企業(yè)郵箱。業(yè)務(wù)覆蓋呼中地區(qū)。

那么什么是管道呢？管道是一種進(jìn)程間通信方式，它只能用于有親緣關(guān)系的進(jìn)程之間的通信，即父子進(jìn)程或兄弟進(jìn)程之間的通信，管道將一個(gè)進(jìn)程的輸出和另一個(gè)進(jìn)程的輸入連接起來(lái)，形成一個(gè)管道傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在管道中是一個(gè)流式的過(guò)程。

Linux系統(tǒng)中管道的創(chuàng)建和使用非常方便，使用系統(tǒng)調(diào)用pipe可以創(chuàng)建一個(gè)無(wú)名管道，它返回兩個(gè)文件描述符，一個(gè)代表管道的讀端，一個(gè)代表寫端，通過(guò)這兩個(gè)文件描述符，父子進(jìn)程或兄弟進(jìn)程可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。

使用管道進(jìn)行進(jìn)程通信的一個(gè)典型的例子是shell的管道符“|”，在shell中，一個(gè)命令的輸出通?？梢酝ㄟ^(guò)管道符“|”連接到另一個(gè)命令的輸入，這時(shí)候之一個(gè)命令的輸出就會(huì)被傳遞給第二個(gè)命令進(jìn)行處理。

使用管道進(jìn)行進(jìn)程通信的好處是非常明顯的，首先它非常高效，因?yàn)楣艿朗腔趦?nèi)存的，數(shù)據(jù)在進(jìn)程間的傳遞非?？焖?，其次管道可以支持單向流動(dòng)的數(shù)據(jù)傳輸，這就可以很方便地將一個(gè)進(jìn)程的輸出傳遞給另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行處理，極大地降低了進(jìn)程之間的耦合性。

在Linux系統(tǒng)中，管道不僅可以用于父子進(jìn)程或兄弟進(jìn)程之間的通信，還可以用于線程之間的通信，而且管道還可以進(jìn)行多路復(fù)用，這極大地方便了進(jìn)程之間的多路數(shù)據(jù)交換。

但是，使用管道進(jìn)行進(jìn)程通信也存在一些問(wèn)題，例如管道的容量有限，過(guò)大的數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行傳輸，而且當(dāng)寫入管道的數(shù)據(jù)量超過(guò)管道的容量時(shí)，進(jìn)程會(huì)被阻塞，直到管道中的數(shù)據(jù)被消耗掉。

另外，管道的雙方必須同時(shí)存在，否則數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行傳輸，而且管道一旦被創(chuàng)建就無(wú)法刪除，這會(huì)導(dǎo)致一些占用管道資源的進(jìn)程退出之后，管道資源還是被占用的問(wèn)題。

總體來(lái)說(shuō)，Linux系統(tǒng)中的管道是一種非常高效的進(jìn)程間通信方式，它具有快速、輕量、靈活等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些局限性，使用過(guò)程中需要注意管道容量的限制，以及管道資源無(wú)法被釋放的問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，Linux系統(tǒng)還提供了其他的進(jìn)程通信方式，如共享內(nèi)存、消息隊(duì)列等，根據(jù)實(shí)際需求選擇適當(dāng)?shù)倪M(jìn)程通信方式，可以極大地提高程序的性能和可靠性。

相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：

linux下c的兩個(gè)進(jìn)程如何實(shí)現(xiàn)通信？一個(gè)進(jìn)程給另一個(gè)進(jìn)程發(fā)送消息，另一個(gè)接受并顯示出來(lái)。求大神啊

linux下c的兩個(gè)進(jìn)程如何實(shí)現(xiàn)通信？一個(gè)進(jìn)程給另一個(gè)進(jìn)程發(fā)送消息，另一個(gè)接受并顯示出來(lái)。求大神啊

linux中的進(jìn)程通信分為三個(gè)部分：低級(jí)通信，管道通信和進(jìn)程間通信IPC（inter process communication）。linux的低級(jí)通信主要用來(lái)傳遞進(jìn)程的控制信號(hào)——文件鎖和軟中斷信號(hào)機(jī)制。linux的進(jìn)程間通信IPC有三個(gè)部分——①信號(hào)量，②共享內(nèi)存和③消息隊(duì)列。以下是我編寫的linux進(jìn)程通信的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)代碼。操作系統(tǒng)為redhat9.0，編輯器為vi，編譯器采用gcc。下面所有實(shí)現(xiàn)代碼均已經(jīng)通過(guò)測(cè)試，運(yùn)行無(wú)誤。

一.低級(jí)通信–信號(hào)通信

signal.c

#include 鎮(zhèn)碰

#include

#include 御笑談

/*捕捉到信號(hào)sig之后，執(zhí)行預(yù)先預(yù)定的動(dòng)作函數(shù)*/

void sig_alarm(int sig)

{

printf(“—the signal received is %d. /n”, sig);

signal(SIGINT, SIG_DFL); //SIGINT終端中斷信號(hào)，SIG_DFL：恢復(fù)默認(rèn)行為，SIN_IGN：忽略信號(hào)

}

int main()

{

signal(SIGINT, sig_alarm);//捕升賣捉終端中斷信號(hào)

while(1)

{

printf(“waiting here!/n”);

sleep(1);

}

return 0;

}

二.管道通信

pipe.c

#include

#define BUFFER_SIZE 30

int main()

{

int x;

int fd;

char buf;

char s;

pipe(fd);//創(chuàng)建管道

while((x=fork())==-1);//創(chuàng)建管道失敗時(shí)，進(jìn)入循環(huán)

/*進(jìn)入子進(jìn)程，子進(jìn)程向管道中寫入一個(gè)字符串*/

if(x==0)

{

sprintf(buf,”This is an example of pipe!/n”);

write(fd,buf,BUFFER_SIZE);

exit(0);

}

/*進(jìn)入父進(jìn)程，父進(jìn)程從管道的另一端讀出剛才寫入的字符串*/

else

{

wait(0);//等待子進(jìn)程結(jié)束

read(fd,s,BUFFER_SIZE);//讀出字符串，并將其儲(chǔ)存在char s中

printf(“%s”,s);//打印字符串

}

return 0;

}

三.進(jìn)程間通信——IPC

①信號(hào)量通信

sem.c

#include

/*聯(lián)合體變量*/

union semun

{

int val; //信號(hào)量初始值

struct semid_ds *buf;

unsigned short int *array;

struct seminfo *__buf;

};

/*函數(shù)聲明，信號(hào)量定義*/

static int set_semvalue(void); //設(shè)置信號(hào)量

static void del_semvalue(void);//刪除信號(hào)量

static int semaphore_p(void); //執(zhí)行P操作

static int semaphore_v(void); //執(zhí)行V操作

static int sem_id;//信號(hào)量標(biāo)識(shí)符

int main(int argc, char *argv)

{

int i;

int pause_time;

char op_char = ‘O’;

srand((unsigned int)getpid());

sem_id = semget((key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT);//創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量,IPC_CREAT表示創(chuàng)建一個(gè)新的信號(hào)量

/*如果有參數(shù)，設(shè)置信號(hào)量，修改字符*/

if (argc > 1)

{

if (!set_semvalue())

{

fprintf(stderr, “Failed to initialize semaphore/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

op_char = ‘X’;

sleep(5);

}

for(i = 0; i 1)

{

sleep(10);

del_semvalue(); //刪除信號(hào)量

}

exit(EXIT_SUCCESS);

}

/*設(shè)置信號(hào)量*/

static int set_semvalue(void)

{

union semun sem_union;

sem_union.val = 1;

if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1)

return(0);

return(1);

}

/*刪除信號(hào)量*/

static void del_semvalue(void)

{

union semun sem_union;

if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) == -1)

fprintf(stderr, “Failed to delete semaphore/n”);

}

/*執(zhí)行P操作*/

static int semaphore_p(void)

{

struct sembuf sem_b;

sem_b.sem_num = 0;

sem_b.sem_op = -1; /* P() */

sem_b.sem_ = SEM_UNDO;

if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)

{

fprintf(stderr, “semaphore_p failed/n”);

return(0);

}

return(1);

}

/*執(zhí)行V操作*/

static int semaphore_v(void)

{

struct sembuf sem_b;

sem_b.sem_num = 0;

sem_b.sem_op = 1; /* V() */

sem_b.sem_ = SEM_UNDO;

if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)

{

fprintf(stderr, “semaphore_v failed/n”);

return(0);

}

return(1);

}

②消息隊(duì)列通信

send.c

#include

#define MAX_TEXT 512

/*用于消息收發(fā)的結(jié)構(gòu)體–my_msg_type：消息類型，some_text：消息正文*/

struct my_msg_st

{

long int my_msg_type;

char some_text;

};

int main()

{

int running = 1;//程序運(yùn)行標(biāo)識(shí)符

struct my_msg_st some_data;

int msgid;//消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符

char buffer;

/*創(chuàng)建與接受者相同的消息隊(duì)列*/

msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);

if (msgid == -1)

{

fprintf(stderr, “msgget failed with error: %d/n”, errno);

exit(EXIT_FAILURE);

}

/*向消息隊(duì)列中發(fā)送消息*/

while(running)

{

printf(“Enter some text: “);

fgets(buffer, BUFSIZ, stdin);

some_data.my_msg_type = 1;

strcpy(some_data.some_text, buffer);

if (msgsnd(msgid, (void *)&some_data, MAX_TEXT, 0) == -1)

{

fprintf(stderr, “msgsnd failed/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

if (strncmp(buffer, “end”, 3) == 0)

{

running = 0;

}

exit(EXIT_SUCCESS);

}

receive.c

#include

/*用于消息收發(fā)的結(jié)構(gòu)體–my_msg_type：消息類型，some_text：消息正文*/

struct my_msg_st

{

long int my_msg_type;

char some_text;

};

int main()

{

int running = 1;//程序運(yùn)行標(biāo)識(shí)符

int msgid; //消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符

struct my_msg_st some_data;

long int msg_to_receive = 0;//接收消息的類型–0表示msgid隊(duì)列上的之一個(gè)消息

/*創(chuàng)建消息隊(duì)列*/

msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);

if (msgid == -1)

{

fprintf(stderr, “msgget failed with error: %d/n”, errno);

exit(EXIT_FAILURE);

}

/*接收消息*/

while(running)

{

if (msgrcv(msgid, (void *)&some_data, BUFSIZ,msg_to_receive, 0) == -1)

{

fprintf(stderr, “msgrcv failed with error: %d/n”, errno);

exit(EXIT_FAILURE);

}

printf(“You wrote: %s”, some_data.some_text);

if (strncmp(some_data.some_text, “end”, 3) == 0)

{

running = 0;

}

/*刪除消息隊(duì)列*/

if (msgctl(msgid, IPC_RMID, 0) == -1)

{

fprintf(stderr, “msgctl(IPC_RMID) failed/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

exit(EXIT_SUCCESS);

}

③共享內(nèi)存通信

share.h

#define TEXT_SZ 2023 //申請(qǐng)共享內(nèi)存大小

struct shared_use_st

{

int written_by_you; //written_by_you為1時(shí)表示有數(shù)據(jù)寫入，為0時(shí)表示數(shù)據(jù)已經(jīng)被消費(fèi)者提走

char some_text;

};

producer.c

#include

#include “share.h”

int main()

{

int running = 1; //程序運(yùn)行標(biāo)志位

void *shared_memory = (void *)0;

struct shared_use_st *shared_stuff;

char buffer;

int shmid; //共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符

/*創(chuàng)建共享內(nèi)存*/

shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666 | IPC_CREAT);

if (shmid == -1)

{

fprintf(stderr, “shmget failed/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

/*將共享內(nèi)存連接到一個(gè)進(jìn)程的地址空間中*/

shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0);//指向共享內(nèi)存之一個(gè)字節(jié)的指針

if (shared_memory == (void *)-1)

{

fprintf(stderr, “shmat failed/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

printf(“Memory attached at %X/n”, (int)shared_memory);

shared_stuff = (struct shared_use_st *)shared_memory;

/*生產(chǎn)者寫入數(shù)據(jù)*/

while(running)

{

while(shared_stuff->written_by_you == 1)

{

sleep(1);

printf(“waiting for client…/n”);

}

printf(“Enter some text: “);

fgets(buffer, BUFSIZ, stdin);

strncpy(shared_stuff->some_text, buffer, TEXT_SZ);

shared_stuff->written_by_you = 1;

if (strncmp(buffer, “end”, 3) == 0)

{

running = 0;

}

/*該函數(shù)用來(lái)將共享內(nèi)存從當(dāng)前進(jìn)程中分離,僅使得當(dāng)前進(jìn)程不再能使用該共享內(nèi)存*/

if (shmdt(shared_memory) == -1)

{

fprintf(stderr, “shmdt failed/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

printf(“producer exit./n”);

exit(EXIT_SUCCESS);

}

customer.c

#include

#include “share.h”

int main()

{

int running = 1;//程序運(yùn)行標(biāo)志位

void *shared_memory = (void *)0;

struct shared_use_st *shared_stuff;

int shmid; //共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符

srand((unsigned int)getpid());

/*創(chuàng)建共享內(nèi)存*/

shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666 | IPC_CREAT);

if (shmid == -1)

{

fprintf(stderr, “shmget failed/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

/*將共享內(nèi)存連接到一個(gè)進(jìn)程的地址空間中*/

shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0);//指向共享內(nèi)存之一個(gè)字節(jié)的指針

if (shared_memory == (void *)-1)

{

fprintf(stderr, “shmat failed/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

printf(“Memory attached at %X/n”, (int)shared_memory);

shared_stuff = (struct shared_use_st *)shared_memory;

shared_stuff->written_by_you = 0;

/*消費(fèi)者讀取數(shù)據(jù)*/

while(running)

{

if (shared_stuff->written_by_you)

{

printf(“You wrote: %s”, shared_stuff->some_text);

sleep( rand() % 4 );

shared_stuff->written_by_you = 0;

if (strncmp(shared_stuff->some_text, “end”, 3) == 0)

{

running = 0;

}

/*該函數(shù)用來(lái)將共享內(nèi)存從當(dāng)前進(jìn)程中分離,僅使得當(dāng)前進(jìn)程不再能使用該共享內(nèi)存*/

if (shmdt(shared_memory) == -1)

{

fprintf(stderr, “shmdt failed/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

/*將共享內(nèi)存刪除,所有進(jìn)程均不能再訪問(wèn)該共享內(nèi)存*/

if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1)

{

fprintf(stderr, “shmctl(IPC_RMID) failed/n”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

exit(EXIT_SUCCESS);

}

摘自：

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