进程间的五种通信方式介绍

进程间通信（IPC，InterProcess Communication）是指在不同进程之间传播或交换信息。IPC的方式通常有管道（包括无名管道和命名管道）、消息队列、信号量、共享内存、Socket（套接字）等。其中 Socket和支持不同主机上的两个进程IPC。

一、管道

管道，通常指无名管道，是 UNIX 系统IPC最古老的形式。

1、特点：

它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。

2、原型：

#includeintpipe(int fd[2]);  // 返回值：若成功返回0，失败返回-1；

当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开。如下图：

要关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可。

3、For Example

单个进程中的管道几乎没有任何用处。所以，通常调用 pipe 的进程接着调用 fork，这样就创建了父进程与子进程之间的 IPC 通道。如下图所示：

若要数据流从父进程流向子进程，则关闭父进程的读端（fd[0]）与子进程的写端（fd[1]）；反之，则可以使数据流从子进程流向父进程。

#include#includeint main(){    int fd[2]; // 两个文件描述符    pid_t pid;    char buff[20];    if (pipe(fd) < 0)    {        printf("Create Pipe Error!\\n");    }    if ((pid = fork()) < 0) // 创建子进程    {        printf("Fork Error!\\n");    }    else if (pid > 0) // 父进程    {        close(fd[0]); // 关闭读端        write(fd[1], "Hello World\\n", 12);    }    else    {        close(fd[1]); // 关闭写端        read(fd[0], buff, 20);        printf ("%s", buff);    }    return 0;}

二、FIFO

FIFO，也称为命名管道，是一种文件类型。

1、特点

FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。

2、原型

#include// 返回值：成功返回0， 出错返回-1intmkfifo(constchar* pathname, mode_t mode);

其中的 mode 参数与open函数中的 mode 相同。一旦创建了一个 FIFO，就可以用一般的文件I/O函数操作它。

当 open 一个FIFO时，是否设置非阻塞标志（O_NONBLOCK）的区别：

若没有指定O_NONBLOCK（默认），只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 FIFO。类似的，只写 open 要阻塞到某个其他进程为读而打开它。
若指定了O_NONBLOCK，则只读 open 立即返回。而只写 open 将出错返回 -1 如果没有进程已经为读而打开该 FIFO，其errno置ENXIO。

3、For Example

FIFO的通信方式类似于在进程中使用文件来传输数据，只不过FIFO类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时，FIFO管道中同时清除数据，并且“先进先出”。下面的例子演示了使用 FIFO 进行 IPC 的过程：

write_fifo.c

#include#include // exit#include // O_WRONLY#include#include // time
int main(){    int fd;    int n, i;    char buf[1024];    time_t tp;
    printf("I am %d process.\\n", getpid()); // 说明进程ID
    if((fd = open("fifo1", O_WRONLY)) < 0) // 以写打开一个FIFO    {        perror("Open FIFO Failed");        exit(1);    }
    for(i=0; i<10; ++i)    {        time(&tp); // 取系统当前时间        n=sprintf(buf,"Process %d's time is %s",getpid(),ctime(&tp));        printf("Send message: %s", buf); // 打印        if(write(fd, buf, n+1) < 0) // 写入到FIFO中        {            perror("Write FIFO Failed");            close(fd);            exit(1);        }        sleep(1); // 休眠1秒    }    close(fd); // 关闭FIFO文件    return 0;}

read_fifo.c

#include
int main(){    int fd;    int len;    char buf[1024];    if (mkfifo("fifo 1", 0666) < 0 && errno != EXIST) // 创建FIFO管道    {        perror ("Create FIFO Failed\\n");    }    if ((fd = open("fifo 1", R_ONLY)) < 0) // 以读方式打开    {        perror ("Open FIFO Failed\\n");        exit(1);    }    while ((len == read(buf, buf, 1024)) > 0) // 读取FIFO管道    {        printf ("Read Message: %s", buf);    }    close(fd);    return 0;}