进程间通信

为什么？

1、数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程
2、资源共享：多个进程之间共享同样的资源。
3、通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件（如进程终止时要通知父进程）。
4、进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变

是什么？

一个进程把自己的数据，能够交给另一个进程

怎么办？

一般规律

1、交换数据的空间（内存）
2、不能由通信双方任何一个提供！操作系统提供
进程间通信本质先让不同的进程，看到同一份资源（一般由OS提供）

具体做法

OS提供的“空间”有不同的样式，决定了不同的通信方式
1、管道（匿名、命名）
2、共享内存
3、消息队列
4、信号量

本地通信很少了，现在更多是基于网络的

匿名管道

原理

1、父进程以读方式、写方式打开一个文件
struct file是允许多个进程通过指针只想我的

参数int pipefd[2]：是个输出型参数，得到两个fd，pipefd[0]–r、pipefd[1]–w
返回值：0表示成功，-1表示错误】

代码

验证父子进程通信

（1）四种情况
情况一：管道内部没有数据 && 子进程不关闭自己的写端文件fd，读端（父）就要阻塞等待，直到pipe有数据
情况二：管道内部被写满 && 父进程（读端）不关闭自己的fd，写端（子）写满之后，就要阻塞等待
情况三：对于写端而言，不写了&&关闭了pipe，读端会将pipe中的数据读完，最后就会读到返回值为0，表示读结束，读到文件的结束
情况四：读端不读&&关闭，写端在写，OS会直接终止写端的进程（子进程），通过信号13)SIGPIPE信号杀掉进程
（2）五种特性
特征一：自带同步机制
特征二：血缘关系进行进程通信的，通常在父子
特征三：pipe是面向字节流的
特征四：
特征五：

应用场景代码 – 进程池

1、创建通信信道和子进程
2、控制子进程

a.选择一个进程通道
b.选择一个任务
c.发送任务

3、回收子进程

怎么让所有子进程退出：关闭进程池的写端，对应的子进程读到0就会相应退出了
怎么让所以已经退出的子进程（子进程僵尸）

问题：前面的进程的管道，除了父进程的写端指向，子进程的写端也会指向（子进程会拷贝父进程的文件描述符）

命名管道

原理

想要毫无关系的两个进程进行通信
让不同进程看到同一份资源

对于同一个文件，同一个进程以w、r两种方式打开，会产生两个struct_file但是指向的缓冲区和inode以及函数指针数组都是一样的
对于同一个文件，不同的进程打开，也会产生相应的struct_file，但是struct_file指向的缓冲区、函数指针数组、以及inode都是一样的

怎么保证两个进程打开同一个文件？ 找到文件：文件的路径+文件名

需要特性的文件，不是上面的普通文件，不需要把数据刷新到磁盘
通过文件路径和文件名创建的特殊文件 – 命名管道

mkfifo

返回值
0：代表创建成功
其他：代表失败

代码

c_str() 是一个成员函数，通常用于std::string类。c_str()方法返回一个指向常量字符数组的指针，这个字符数组以 null 字符（‘\0’）结束，使得它可以兼容C语言的字符串处理函数。

#ifndef __COMM_HPP__
#define __COMM_HPP__

//....

#endif

#ifndef __COMM_HPP__:
#ifndef 是条件编译指令，表示“如果没有定义（if not defined）”。这里的 __COMM_HPP__ 是一个宏名，通常是根据文件名定义的。它检查这个宏是否已经被定义。
#define __COMM_HPP__:
如果 __COMM_HPP__ 这个宏没有被定义，接下来的代码就会被编译，并且会定义这个宏。这样，下一次再包含这个头文件时，#ifndef __COMM_HPP__ 的条件就会失败，从而跳过整个头文件的内容。
#endif：
这条指令用于结束 #ifndef 的条件编译块。

服务端
1、创建管道文件
2、读管道
3、关闭管道

客户端
1、写管道

如果我们的写端没有打开，先读端打开，open的时候就会阻塞，直到把写端打开，读open才会返回 – 这是命名管道的特有特点

基于命名管道创建一个进程池

system V

上面是基于文件的
这个是内存中专门用于通信的
system V — 系统V （1）共享内存（2）消息队列（3）信号量

共享内存

1、创建共享内存

server获取key，创建共享内存
client获取key，获取共享内存
2、链接 – 将共享内存链接到进程的地址空间中
client、server都链接

进行通信

默认情况，shm读取方，根本就没管写入方
共享内存不提供两个进程间的任何协同的机制 — 缺点 — 数据不一致问题
共享内存是所有进程间通信速度最快的 ---- 这个空间没有系统调用，是用户空间 优点
由用户进行控制 – 信号量/用管道实现同步

server创建管道 – 协同机制

3、去除链接

4、删除共享内存
指令删除：ipcrm -m shmid
代码删除：shmctl

消息队列

一份公共的队列资源
创建共享队列
msgget：

返回值msgid

删除共享队列

信号量

1、对于共享资源进行保护，是一个多执行流场景下，一个比较常见和重要的话题
2、互斥&&同步(访问资源在安全的前提下，具有一定的顺序性)
3、被保护起来的，任何时刻只允许一个执行流访问的公共资源 — 临界资源
4、访问临界资源的代码 — 临界区，所谓的保护公共资源（临界资源）–> 保护公共资源的本质：是程序员保护临界区
5、非临界区
6、原子性：操作对象的时候，只有两种状态，要么还没开始，要么已经结束

信号量（信号灯）
资源不一定被我持有，才是我的，只要我预定了，在未来的某个时间，就是我的

信号量：本质是一个计数器，描述临界资源数量的计数器
进程：（1）申请信号量 – P操作（2）访问资源（3）释放信号量 – V操作

多进程场景，int能不能实现信号量的效果？
不能，
（1）int无法在进程间共享 – 让不同的进程先看到同一份资源 — 计数器资源
（2）count++和count–不是原子的

二元信号量就是一把锁

信号量的接口

申请信号量
semget：

你创建一个信号量，怎么让另一个进程看到，用同一个key即可
nsems:你想要创建几个信号量
semid返回值，信号量集标识符
档位数组就行

删除信号量
semctl：

semnum：要对哪个信号量进行操作
cmd：删除信号量IPC_RMID

PV操作
semop：

semid:哪个信号量集的标识符
sops
nsops:对哪个信号量进行操作

sem_num：对哪个信号量
sem_op：做什么操作
sem_flg：默认为0即可以