IPC通信概述

一、管道通信

　管道是一种半双工的通信方式，具有固定的读端和写端，而且只支持有血缘关系的进程之间通信。因为管道是只存在于内存中，并不属于任何的系统文件。

　　头文件：#include <unistd.h>

　　函数原型：int pipe(int pipefd[2]);

　　函数参数：fd[0]代表读端，fd[1]代表写端

　　函数详解：一旦建立一个管道，就会创建并打开两个文件描述符，当fork出子进程后，也会复制两份相同的文件描述符，这样就可以实现父子进程间的通信。

例子：用pipe实现ps aux |grep bash的命令，并输出到屏幕上。

　　补充说明：grep是阻塞式的命令，会匹配到输入并输出到屏幕上。

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

using namespace std;
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd[2];
    if(pipe(fd) < 0)  // 创建一个管道
    {
        cout << "open pipe error" << endl;
        return -1;
    }
    pid_t pid = fork(); // 创建一个子进程
    if(pid < 0)
    {
        cout << "create process failed" << endl;
    }
    if(pid == 0)
    {
        close(fd[0]);
        dup2(fd[1], STDOUT_FILENO);  // 将标准输出 重定向到 写端
        execlp("ps", "ps", "aux", NULL);
    }
    else
    {
        close(fd[1]);
        dup2(fd[0], STDIN_FILENO);  // 将标准输入重定向到读端
        execlp("grep", "grep", "bash", NULL); 
        wait(NULL);
    }
    
    return 0;
}

 二、FIFO实现通信

　FIFO，也称为命名管道，是一种文件类型。

　FIFO也是一种管道，和pipe不同的是，FIFO是以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中，支持没有血缘关系的进程间进行通信。

　　头文件：#include <sys/types.h>

　　　　　　#include <sys/stat.h>

　　函数原型：int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

　　函数参数：mode参数和open函数中的mode相同

三、mmap通信

　　mmap是通过创建一个映射区来实现进程间通信，也就类似于操作同一块内存。

　　函数原型：

　　

#include <sys/mman.h>

       void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,
                  int fd, off_t offset);
       int munmap(void *addr, size_t length);//释放映射区

　　函数参数：

　　addr：传null

　　length：映射区的长度

　　prot：PROT_READ 可读 ｜ PROT_WRITE可写

　　flag：MAP_SHARED 共享的,对内存的修改会影响到源文件

　　　　  MAP_PRIVATE 私有的

　　fd：文件描述符，open打开一个文件，如果文件描述符先关闭，对mmap的映射区是没有影响的。

　　offset：偏移量，必须为4096的整数倍

　　返回值：成功返回可用的内存首地址，失败返回MAP_FAILED

利用mmap实现无血缘关系间的进程通信代码：

write：

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

using namespace std;
typedef struct _Student
{
    int sid;
    char name[20];
}Student;
int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc != 2){
        cout << "please take file name!" << endl;
        return -1;
    }
    int fd = open(argv[1], O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
    if(fd < 0){
        cout << "open failed" << endl;
    }
    ftruncate(fd, sizeof(Student));
    void* addr = mmap(NULL, sizeof(Student), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(addr == MAP_FAILED){
        cout << "mmap failed" << endl;
        return -1;
    }
    Student *stu = (Student*)addr;
    int num = 1;
    while(1)
    {
        stu->sid = num;
        sprintf(stu->name, "xiaoming--%3d", num++); 
        sleep(1);
    }
    if(munmap(addr, sizeof(Student)) < 0)
    {
        cout << "munmap error" << endl;
        return -2;
    }
    return 0;
}

read：

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

using namespace std;
typedef struct _Student
{
        int sid;
        char name[20];
}Student;

int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc != 2){
        cout << "please take file name!" << endl;
        return -1;
    }
    int fd = open(argv[1], O_RDWR);
    if(fd < 0){
        cout << "open failed" << endl;
    }

    void* addr = mmap(NULL, sizeof(Student), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(addr == MAP_FAILED){
        cout << "mmap failed" << endl;
        return -1;
    }
    Student *stu = (Student*)addr;
    while(1){
        cout << "sid = " << stu->sid << " name = " << stu->name << endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}