C语言实现进程间通信原理解析

最近学习了操作系统的并发;以下是关于进程间实现并发,通信的两个方法。

1:利用管道进行进程间的通信

用到下列函数

  • pipe() from unistd.h
  • sleep()
  • write(), read()
  • fork(); //创建子进程

管道只能用于具有亲缘关系的进程,可以将其看作一个文件,但有别于普通的文件, 管道一次只可以被一个进程访问,能实现互斥;

pipe(int fd[] ), 其参数为长度为2的int数组,分别代表读端fd[0], 写端fd[1], 在创建管道后,f d[0],fd[1]成为文件描述符;

写入(write)管道一端fd[1]的数据,在管道的另一端fd[0]可以被进程读取(read);

代码

2:利用共享内存实现通信, 信号量实现互斥

共享内存使用了以下函数:

int shm_open(const char *name, int oflag, mode_t mode);  //创建或打开共享内存, 返回文件描述符

int ftruncate(int fd, off_t FILE_SIZE);  //调整共享内存空间大小

void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd , off_t offset ) //将文件映射到进程的地址空间,返回指向地址空间的指针

int munmap(void *start, size_t length); //解除地址映射

int shm_unlink(const char *name); //删除shm_open()创建的共享内存

函数具体用法,可见链接,讲述的很详细了;

具体思路:

一:实现进程间的通信,无非就是各进程间数据的交流,传输;

1、shm_open()函数是创建或打开一个已存在(唯一的name)的共享内存,返回文件描述符,可以看作是创建或打开了一个文件,说法不同而已

2、ftruncate()函数用于指定文件(fd)有多大

3、关键步骤就是mmap(),它将指定的文件(fd)或其他对象映射到内存, 得到可以直接操作的指针对象,不需调用write, read等

4、然后就是在使用完成后需要解除映射munmap(), 和删除创建的共享内存(name)shm_unlink(),; 对于做打开共享内存操作的进程,也需要执行这些操作(1,2,3,4)

二:然后使用信号量实现互斥:

互斥的意思为:当一个进程在临界区访问共享资源时,其他进程不能进入该临界区访问任何共享资源

临界区代表进程将访问共享资源的一段代码

当我们在向共享区写入数据时,显然不想多个进程同时访问,因为会造成不必要的麻烦,就需要信号量来实现这种互斥的机制

sem_t *sem_open(const char *name,int oflag, mode_t mode,unsigned int value)  //创建或打开一个存在的(name)信号量

int sem_wait(sem_t *sem) // 使信号量(value)减1,若信号量小于0,则阻塞执行semwait()的进程

临界区代码一般存在于这两个调用之间,比如:当前进程向共享区写数据,如受到sem_wait阻塞,表示资源已经用尽或其他进程正在访问,需等待

int sem_post(sem_t *sem) // 当前进程离开临界区时,使信号量(value)加1,

int sem_unlink(count char *name) //删除信号量

函数具体用法,可见链接,讲述的很详细了;

代码

需要注意的是:

1:在使用共享内存和信号量时要注意,有些调用是使用的共享内存和信号量的name, 但有些是使用的创建或打开他们的返回值(fd和sem_t*)

2:如在子进程创建之前,父进程已创建了共享内存或信号量,则子进程无需在进行打开操作,可直接使用

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持龙方网络。

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