- 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、共享存储、Socket、Streams等。其中 Socket和Streams支持不同主机上的两个进程IPC。
- 以Linux中的C语言编程为例。
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
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- 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。
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- 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）。
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- 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：
1 #include <unistd.h>
2 int pipe(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、例子
- 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<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
int fd[2]; // 两个文件描述符
pid_t pid;
char buff[20];
if(pipe(fd) < 0) // 创建管道
printf("Create Pipe Error!
");
if((pid = fork()) < 0) // 创建子进程
printf("Fork Error!
");
else if(pid > 0) // 父进程
{
close(fd[0]); // 关闭读端
write(fd[1], "hello world
", 12);
}
else
{
close(fd[1]); // 关闭写端
read(fd[0], buff, 20);
printf("%s", buff);
}
return 0;
}
二、FIFO
1、特点
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- FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
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- 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
1 #include <sys/stat.h>
2 // 返回值：成功返回0，出错返回-1
3 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
三、消息队列
- 消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。
1、特点
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- 消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。
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- 消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。
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- 消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。
四、信号量
- 信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。
1、特点
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- 信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。
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- 信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。
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- 每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。
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- 支持信号量组。
五、共享内存
- 共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。
1、特点
- 共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。
- 因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。
- 信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。