进程间通信 (IPC)

介绍

进程间通信 (IPC) 是指在多进程环境下，进程之间进行数据交换和共享资源的一种机制。在一个操作系统中运行的进程彼此独立，拥有各自的虚拟地址空间，为了实现进程间的数据交互和协作，需要使用IPC机制。

常见的IPC机制有管道、信号量、消息队列、共享内存等。

管道 (Pipe)

管道是一种最基本的IPC机制，它可以在两个相关的进程间传输数据。在UNIX和Linux系统中，管道有两种类型：匿名管道和命名管道。匿名管道只能在父进程和子进程之间使用，而命名管道可以实现无亲缘关系的进程间通信。

代码示例：

#include <unistd.h>

int pipe(int pipefd[2]);

信号量 (Semaphore)

信号量是一种用于进程间同步和互斥的机制。它可以用来解决多进程间共享资源的竞争访问问题。信号量可以具有一个计数值，并提供原子的增加和减少操作来实现对资源的访问控制。

代码示例：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

消息队列 (Message Queue)

消息队列是一种按照消息的类型进行数据传输的IPC机制。进程可以通过消息队列向其他进程发送消息，并通过指定消息类型来选择接收哪些消息。消息队列提供了一种可靠的、异步的进程间通信方式。

代码示例：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int msgget(key_t key, int msgflg);
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

共享内存 (Shared Memory)

共享内存是一种允许多个进程共享同一段物理内存的IPC机制。进程可以直接读写共享内存区域，避免了复制数据的开销，提高了进程间通信的效率。但同时也需要进行同步操作，避免多个进程同时访问共享内存造成数据不一致的问题。

代码示例：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
int shmdt(const void *shmaddr);
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

总结

进程间通信是实现多进程协作和数据交换的重要机制。通过管道、信号量、消息队列和共享内存等IPC机制，程序员可以实现各种进程间的数据传输和共享资源操作。在选择IPC机制时，需要根据具体的需求和应用场景来做出合适的选择。

以上就是进程间通信的介绍，希望对你有所帮助！

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