一、使用管道實現程序間的通訊

1.1 基本概念

  管道本質上還是以檔案作為媒介，只是該檔案比較特殊，叫做管道檔案而已；
  管道主要分為兩大類：有名管道 和 無名管道；
    有名管道 - - - - - - 可以用於任意兩個程序間的通訊
    無名管道 - - - - - - 主要用於父子程序之間的通訊

1.2 使用有名管道實現程序間的通訊

  $ mkfifo xxx.pipe：表示建立管道檔案
如：
  $ touch a.txt      => 建立普通檔案a.txt，ls -l該檔案的型別是-
  $ echo hello > a.txt

  => 表示寫入hello到檔案a.txt中，可以寫入，檔案大小改變
  $ cat a.txt        => 表示檢視檔案a.txt中的內容，可以看到寫入的hello
  $ mkfifo a.pipe     => 建立管道檔案a.pipe，ls -l該檔案的型別是p
  $ echo hello > a.pipe =>表示寫入hello到檔案a.pipe中，不可以寫入，大小不變
另起一個終端，執行命令：
  $ cat a.pipe      => 表示讀取檔案a.pipe中的內容，可以看到hello
               => 但是檔案本身的大小還是不變；

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);  //mode_t = unsigned int;

功能：

主要用於建立引數指定的有名管道檔案；

引數：

第一個引數：字串形式的路徑名；
第二個引數：具體的許可權資訊，如：0664；

1.3 使用無名管道實現程序間的通訊

#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]);

功能：

主要用於建立一個無名管道，是一個單向的資料通道，可以實現兩個程序之間的通訊；
通過引數陣列可以返回兩個檔案描述符，其中pipefd[0]代表管道的讀端，pipefd[1]代表管道的寫端；

注意：

管道檔案的特殊性就在於僅僅作為兩個程序間通訊的媒介，但是該檔案本身並不會儲存任何資料內容；

二、使用共享記憶體實現程序間的通訊

2.1 基本概念

  共享記憶體本質上就是一塊由系統核心維護的記憶體空間，該記憶體空間被共享在兩個程序之間，從而通過讀寫實現通訊；

2.2 通訊模型

 （1）獲取key值，使用ftok()；
 （2）建立 / 獲取共享記憶體，使用shmget()；
 （3）掛接共享記憶體，使用shmat()；
 （4）訪問共享記憶體；
 （5）脫接共享記憶體，使用shmdt()；
 （6）如果不再使用，則刪除共享記憶體，使用shmctl()；

2.3 相關函式的解析

（1）ftok()

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);  //key_t = int;

功能：

主要用於根據路徑名和專案的編號來生成key值；

引數：

第一個引數：字串形式的路徑名；（要求檔案必須存在，並且可以訪問）
第二個引數：專案的編號；（要求必須是非0，取低八位二進位制位）

返回值：

success —- key_t型別的key值，error —- -1；

注意：

使用相同的檔案路徑和相同的專案編號時，生成的key值也相同；

（2）shmget()

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

功能：

主要用於建立 / 獲取一個共享記憶體段；

引數：

第一個引數：key值，ftok()的返回值；
第二個引數：共享記憶體的大小；
  0 - - - - - - - - - - - - - - - 獲取已經存在的共享記憶體
第三個引數：具體的操作標誌；
  IPC_CREAT - - - - - - 若存在則建立，存在則開啟
  IPC_EXCL - - - - - - - 與IPC_CREAT搭配使用，若存在則建立失敗
  0 - - - - - - - - - - - - - - -獲取已經存在的共享記憶體

返回值：

success —- 共享記憶體的ID，error —- -1；

注意：

當建立新的共享記憶體時，需要在第三個引數中通過按位或的方式來指定許可權資訊，如：0664；

（3）shmat()

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

功能：

主要用於掛接共享記憶體到當前程序的地址空間中；

引數：

第一個引數：共享記憶體的ID，shmget()的返回值；
第二個引數：共享記憶體的起始地址，給NULL由系統選擇；
第三個引數：具體的操作標誌，預設給0即可；

返回值：

success —- 共享記憶體段的掛接地址，error —- (void*)-1；

（4）shmdt()

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr);

功能：

主要用於脫接引數指定的掛接地址，引數一般傳遞shmat()的返回值；

（5）shmctl()

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

功能：

主要用於對指定的共享記憶體執行指定的操作；

引數：

第一個引數：共享記憶體的ID，shmget()的返回值；
第二個引數：具體的操作命令；
  IPC_RMID - - - - - 刪除共享記憶體，此時第三個引數給NULL即可
第三個引數：結構體指標

2.4 常見的基本命令

  $ ipcs -m - - - - - - - - - - - - - - - - - 表示檢視系統中已經存在的共享記憶體
  $ ipcrm -m 共享記憶體的ID - - - – 表示刪除指定的共享記憶體

三、使用訊息佇列實現程序間的通訊

3.1 基本概念

  一般來說，首先將傳遞的資料打包成訊息，然後使用兩個程序分別傳送訊息到訊息佇列中 / 接收訊息佇列中的訊息，從而實現程序間的通訊；

3.2 通訊模型

 （1）獲取key值，使用ftok()；
 （2）建立 / 獲取訊息佇列，使用msgget()；
 （3）傳送訊息到訊息佇列 / 接收訊息佇列中的訊息，使用msgsnd() / msgrcv()；
 （4）如果不再使用，則刪除訊息佇列，使用msgctl()；

3.3 相關函式的解析

（1）msgget()

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflg);

功能：

主要用於建立 / 獲取一個訊息佇列；

引數：

第一個引數：key值，ftok()的返回值；
第二個引數：具體的操作標誌；
  IPC_CREAT - - - - - - 若不存在則建立，存在則開啟；
  IPC_EXCL - - - - - - - 與IPC_CREAT搭配使用，若存在則建立失敗
  0 - - - - - - - - - - - - - – 獲取已經存在的訊息佇列

返回值：

success —- 訊息佇列的ID，error —- -1；

注意：

當建立新的訊息佇列時，在第二個引數中需要通過按位或的方式來指定許可權資訊，如：0664；

（2）msgsnd()

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

功能：

主要用於將指定的訊息傳送到指定的訊息佇列中；

引數：

第一個引數：訊息佇列的ID，msgget()的返回值；
第二個引數：訊息的首地址，訊息的一般格式如下：

struct msgbuf
{
    long mtype;       /* 訊息的型別，必須大於0 */
    char mtext[1];    /* 訊息的內容，可以是其他型別 */
};

   第三個引數：訊息的大小；（用於指定訊息內容的大小，不包括訊息的型別）
   第四個引數：傳送的標誌，預設給0即可；

（3）msgrcv()

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
/* ssize_t = long int; size_t = long unsigned int */

功能：

主要用於從指定的訊息佇列中接收指定的訊息；

引數：

第一個引數：訊息佇列的ID，msgget()的返回值；
第二個引數：存放資訊的首地址；
第三個引數：訊息的大小；（用於指定訊息內容的大小，不包括訊息的型別）
第四個引數：訊息的型別；
  0 - - - - - - - 表示始終讀取訊息佇列中的第一個訊息
  >0 - - - - - - 表示始終讀取訊息佇列中第一個型別為msgtyp的訊息
  <0 - - - - - - 表示讀取訊息佇列中小於等於msgtyp絕對值的訊息，其中最小的型別優先讀取
第五個引數：具體的接收方式，預設給0即可；

返回值：

success —- 實際讀取的位元組數，error —- -1；

（4）msgctl()

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

功能：

主要用於刪除訊息佇列；

引數：

第一個引數：訊息佇列的ID；
第二個引數：具體的操作命令；
  IPC_RMID - - - - - - - - 刪除訊息佇列，此時第三個引數給NULL即可
第三個引數：結構體指標；

3.4 常見的基本命令

  $ ipcs -q - - - - - - - - - - - - - - - - - 表示檢視系統中已經存在的訊息佇列
  $ ipcrm -q 訊息佇列的ID - - - – 表示刪除指定的訊息佇列

明日預報：

（1）程序間的通訊