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进程间通信的基本概念

进程间通信意味着两个不同进程间可以交换数据，操作系统中应提供两个进程可以同时访问的内存空间。

通过管道实现进程间通信

基于管道(PIPE)的进程间通信结构模型：

通过管道完成进程间通信。管道不是进程的资源，属于操作系统的。两个进程通过操作系统提供的内存空间进行通信。

创建管道的函数：

父进程调用该函数时创建管道，同时获取对应于出入口的文件描述符。父进程的目的是与子进程进行数据交换，因此需要将入口或出口中的1个文件描述符传递给子进程。调用fork函数传递。

示例：pipe1.c

#include
   
    #include
    
     #define BUF_SIZE 30int main(int argc, char *argv[]){	int fds[2];	char str[] = "Who are you?";	char buf[BUF_SIZE];	pid_t pid;	pipe(fds);				//创建管道,fds数组中保存用于I/O的文件描述符	pid = fork();			//子进程将同时拥有管道的I/O文件描述符。	if (pid == 0)	{		write(fds[1],str,sizeof(str));		//fds[1]为管道入口	}	else 	{		read(fds[0],buf,BUF_SIZE);			//fds[0]为管道出口			puts(buf);	}	return 0;}
    
   

运行结果：

上例中，父子进程都可以访问管道的I/O路径，但子进程仅用输入路径，父进程仅用输出路径。

通过管道进行进程间双向通信

管道进行双向数据交换的通信方式：

示例：pipe2.c

/* 双向通信的管道 */#include
   
    #include
    
     #define BUF_SIZE 30int main(int argc,char *argv[]){	int fds[2];	char str1[] = "Who are you?";	char str2[] = "Thank you for your message!";	char buf[BUF_SIZE];	pid_t pid;	pipe(fds);	pid = fork();	if (pid == 0)	{		write(fds[1],str1,sizeof(str1));		//传输数据		sleep(2);                               //睡眠两秒，避免被下一行的read函数读取了数据。		read(fds[0],buf,BUF_SIZE);		printf("Child proc output: %s \n",buf);	//接收数据	}	else 	{		read(fds[0],buf,BUF_SIZE);				//接收数据		printf("Parent proc output: %s \n",buf);		write(fds[1],str2,sizeof(str2));		//传输数据		sleep(3);		//睡眠,防止父进程在子进程输出之前结束	}	return 0;}
    
   

运行结果：

在管道中，先通过read函数读取数据的进程将得到数据。这就是19行使用sleep函数的原因所在。

只用1个管道进行双向通信并非易事，需要预测并控制运行流程。因此创建2个管道完成双向通信，各自负责不同的数据流动即可：

由上图可知，是用2个管道可以避免程序流程的预测或控制。

示例: pipe3.c

/* 双管道实现进程间通信 */#include
   
    #include
    
     #define BUF_SIZE 30int main(int argc,char *argv[]){	int fds1[2],fds2[2];	char str1[] = "Who are you?";	char str2[] = "Thank you for your message!";	char buf[BUF_SIZE];	pid_t pid;	pipe(fds1), pipe(fds2);						//创建两个管道	pid = fork();	if (pid == 0)	{		write(fds1[1],str1,sizeof(str1));	//子进程通过数组fds1传输数据		read(fds2[0],buf,BUF_SIZE);		printf("Child proc output: %s \n",buf);	}	else 	{		read(fds1[0],buf,BUF_SIZE);		printf("Parent proc output: %s \n",buf);			write(fds2[1],str2,sizeof(str2));	//父进程通过数组fds2传输数据		sleep(3);	}	return 0;}
    
   

运行结果:

运用进程间通信

保存消息的回声服务器端

扩展echo_mpserv.c，添加如下功能：

----“将回声客户端传输的字符串按序保存到文件中。”

/* 实现并发服务器端 *//* echo_storeserv.c */#include
   
    #include
    
     #include
     
      #include
      
       #include
       
        #include
        
         #include
         
          #include
          
           #define BUF_SIZE 100void error_handling(char *message){ fputs(message,stderr); fputc('\n',stderr); exit(1);}/* Handler */void read_childproc(int sig){ pid_t pid; int status; pid = waitpid(-1,&status,WNOHANG); printf("removed proc id: %d \n",pid);}int main(int argc, char *argv[]){ int serv_sock, clnt_sock; struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr; int fds[2]; pid_t pid; struct sigaction act; socklen_t adr_sz; int str_len, state; char buf[BUF_SIZE]; if (argc != 2) { printf("Usage: %s 
           
             \n",argv[0]); exit(1); } act.sa_handler = read_childproc; //设置信号处理函数 sigemptyset(&act.sa_mask); act.sa_flags = 0; state = sigaction(SIGCHLD,&act,0); //子进程终止时调用Handler serv_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0); memset(&serv_adr,0,sizeof(serv_adr)); serv_adr.sin_family = AF_INET; serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); if (bind(serv_sock,(struct sockaddr*)&serv_adr,sizeof(serv_adr)) == -1) error_handling("bind() error"); if (listen(serv_sock,5) == -1) error_handling("listen() error"); pipe(fds); pid = fork(); if (pid == 0) { FILE* fp = fopen("echomsg.txt","wt"); char msgbuf[BUF_SIZE]; int i, len; for (i = 0; i < 10; i++ ) { len = read(fds[0],msgbuf,BUF_SIZE); //从管道出口fds[0]读取数据并保存到文件中 fwrite((void*)msgbuf,1,len,fp); } fclose(fp); return 0; } while (1) { adr_sz = sizeof(clnt_adr); clnt_sock = accept(serv_sock,(struct sockaddr*)&clnt_adr,&adr_sz); if (clnt_sock == -1) continue; else puts("new client connected..."); pid = fork(); if (pid == 0) //子进程运行区域 { close(serv_sock); while((str_len = read(clnt_sock,buf,BUF_SIZE)) != 0) { write(clnt_sock,buf,str_len); write(fds[1],buf,str_len); //将从客户端接收到的数据写入到管道入口fds[1]中 } close(clnt_sock); puts("client disconnected..."); return 0; //调用Handler } else //父进程运行区域 close(clnt_sock); } close(serv_sock); return 0;}
           
          
         
        
       
      
     
    
   

运行结果自行测试(可开多个客户端多进程传输，结果保存在echomsg.txt)