linux 进程通信――C语言实现

linux 进程通信――C语言实现
2010年10月15日
　　linux中的进程通信分为三个部分：低级通信，管道通信和进程间通信IPC（inter process communication）。linux的低级通信主要用来传递进程的控制信号--文件锁和软中断信号机制。linux的进程间通信IPC有三个部分--①信号量，②共享内存和③消息队列。以下是我编写的linux进程通信的C语言实现代码。操作系统为redhat9.0，编辑器为vi，编译器采用gcc。下面所有实现代码均已经通过测试，运行无误。
　　一.低级通信--信号通信
　　signal.c
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　/*捕捉到信号sig之后，执行预先预定的动作函数*/
　　void sig_alarm(int sig)
　　{
　　printf("---the signal received is %d. \n", sig);
　　signal(SIGINT, SIG_DFL); //SIGINT终端中断信号，SIG_DFL：恢复默认行为，SIN_IGN：忽略信号
　　}
　　int main()
　　{
　　signal(SIGINT, sig_alarm);//捕捉终端中断信号
　　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[2];
　　char buf[BUFFER_SIZE];
　　char s[BUFFER_SIZE];
　　pipe(fd);//创建管道
　　while((x=fork())==-1);//创建管道失败时，进入循环
　　/*进入子进程，子进程向管道中写入一个字符串*/
　　if(x==0)
　　{
　　sprintf(buf,"This is an example of pipe!\n");
　　write(fd[1],buf,BUFFER_SIZE);
　　exit(0);
　　}
　　/*进入父进程，父进程从管道的另一端读出刚才写入的字符串*/
　　else
　　{
　　wait(0);//等待子进程结束
　　read(fd[0],s,BUFFER_SIZE);//读出字符串，并将其储存在char s[]中
　　printf("%s",s);//打印字符串
　　}
　　return 0;
　　}
　　三.进程间通信--IPC
　　①信号量通信
　　sem.c
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　/*联合体变量*/
　　union semun
　　{
　　int val; //信号量初始值                   
　　struct semid_ds *buf;        
　　unsigned short int *array;  
　　struct seminfo *__buf;      
　　};
　　/*函数声明，信号量定义*/
　　static int set_semvalue(void); //设置信号量
　　static void del_semvalue(void);//删除信号量
　　static int semaphore_p(void);  //执行P操作
　　static int semaphore_v(void);  //执行V操作
　　static int sem_id;             //信号量标识符
　　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);//创建一个信号量,IPC_CREAT表示创建一个新的信号量
　　/*如果有参数，设置信号量，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(); //删除信号量
　　}    
　　exit(EXIT_SUCCESS);
　　}
　　/*设置信号量*/
　　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);
　　}
　　/*删除信号量*/
　　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");
　　}
　　/*执行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_flg = SEM_UNDO;
　　if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) 
　　{
　　fprintf(stderr, "semaphore_p failed\n");
　　return(0);
　　}
　　return(1);
　　}
　　/*执行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_flg = SEM_UNDO;
　　if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) 
　　{
　　fprintf(stderr, "semaphore_v failed\n");
　　return(0);
　　}
　　return(1);
　　}
　　②消息队列通信
　　send.c
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#define MAX_TEXT 512
　　/*用于消息收发的结构体--my_msg_type：消息类型，some_text：消息正文*/
　　struct my_msg_st
　　{
　　long int my_msg_type;
　　char some_text[MAX_TEXT];
　　};
　　int main()
　　{
　　int running = 1;//程序运行标识符
　　struct my_msg_st some_data;
　　int msgid;//消息队列标识符
　　char buffer[BUFSIZ];
　　/*创建与接受者相同的消息队列*/
　　msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);
　　if (msgid == -1) 
　　{
　　fprintf(stderr, "msgget failed with error: %d\n", errno);
　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}
　　/*向消息队列中发送消息*/
　　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 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　/*用于消息收发的结构体--my_msg_type：消息类型，some_text：消息正文*/
　　struct my_msg_st
　　{
　　long int my_msg_type;
　　char some_text[BUFSIZ];
　　};
　　int main()
　　{
　　int running = 1;//程序运行标识符
　　int msgid; //消息队列标识符
　　struct my_msg_st some_data; 
　　long int msg_to_receive = 0;//接收消息的类型--0表示msgid队列上的第一个消息
　　/*创建消息队列*/
　　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;
　　}
　　}
　　/*删除消息队列*/
　　if (msgctl(msgid, IPC_RMID, 0) == -1) 
　　{
　　fprintf(stderr, "msgctl(IPC_RMID) failed\n");
　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}
　　exit(EXIT_SUCCESS);
　　}
　　③共享内存通信
　　share.h
　　#define TEXT_SZ 2048 //申请共享内存大小
　　struct shared_use_st
　　{
　　int written_by_you; //written_by_you为1时表示有数据写入，为0时表示数据已经被消费者提走
　　char some_text[TEXT_SZ];
　　};
　　producer.c
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include "share.h"
　　int main()
　　{
　　int running = 1; //程序运行标志位
　　void *shared_memory = (void *)0;
　　struct shared_use_st *shared_stuff;
　　char buffer[BUFSIZ];
　　int shmid; //共享内存标识符
　　/*创建共享内存*/
　　shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666 | IPC_CREAT);
　　if (shmid == -1) 
　　{
　　fprintf(stderr, "shmget failed\n");
　　exit(EXIT_FAILURE);
　　} 
　　/*将共享内存连接到一个进程的地址空间中*/
　　shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0);//指向共享内存第一个字节的指针
　　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;
　　/*生产者写入数据*/
　　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;
　　}
　　}
　　/*该函数用来将共享内存从当前进程中分离,仅使得当前进程不再能使用该共享内存*/
　　if (shmdt(shared_memory) == -1) 
　　{
　　fprintf(stderr, "shmdt failed\n");
　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}
　　printf("producer exit.\n");
　　exit(EXIT_SUCCESS);
　　}
　　customer.c #include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include "share.h" int main()
　　{
　　int running = 1;//程序运行标志位
　　void *shared_memory = (void *)0; 
　　struct shared_use_st *shared_stuff;
　　int shmid; //共享内存标识符
　　srand((unsigned int)getpid());    
　　/*创建共享内存*/
　　shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666 | IPC_CREAT);
　　if (shmid == -1) 
　　{
　　fprintf(stderr, "shmget failed\n");
　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}
　　/*将共享内存连接到一个进程的地址空间中*/
　　shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0);//指向共享内存第一个字节的指针
　　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;
　　/*消费者读取数据*/
　　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;
　　}
　　}
　　}
　　/*该函数用来将共享内存从当前进程中分离,仅使得当前进程不再能使用该共享内存*/
　　if (shmdt(shared_memory) == -1) 
　　{
　　fprintf(stderr, "shmdt failed\n");
　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}
　　/*将共享内存删除,所有进程均不能再访问该共享内存*/
　　if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1) 
　　{
　　fprintf(stderr, "shmctl(IPC_RMID) failed\n");
　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}
　　exit(EXIT_SUCCESS);
　　}