进程间通信（IPC）——信号量、共享内存、消息队列

IPC（Inter-Process Communication）主要手段：信号量、共享内存、消息队列。另外还有：管道、Socket等。

非网络IPC和网络IPC（Socket API）都是需要的。

IPC按形式上分可分成4种不同的IPC形式：

1）消息传递（管道、FIFO命名管道、消息队列）

2）同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和记录锁、信号量）

3）共享内存（匿名的和具名的）

4）远过程调用（Solaris门和SunRPC）

ipcs -s：观察信号量信息。文件：/proc/sysvipc/sem

ipcs -m：观察共享内存信息。文件：/proc/sysvipc/shm

ipcs -q：观察消息队列信息。文件：/proc/sysvipc/msg

信号量，是一个特殊变量，只能对它进行初始化操作、PV操作、删除操作。主要是PV操作（又称wait、signal或者up、down）。信号量是著名荷兰计算机科学家Dijkstra（单源最短路径、goto有害，你懂的）提出来的。

信号量函数介绍：

#include <sys/sem.h>//通常包含<sys/types.h>和<sys/ipc.h>

/*****信号量涉及到三个函数************/
/*****
key：整型值，不相关进程通过它来访问同一信号量。
num_sems：参数指定需要的信号量数目，几乎总是取1
sem_flags：一组标志，一般取 IPC_CREAT|0644
返回值：信号量的sem_id
*****/
int semget(key_t key,int num_sems,int sem_flags);

/*****
sem_ops:

*****/
struct sembuf
{
short sem_num;//信号量编号，除非使用一组信号量，否则取值为0
short sem_op;//PV操作，1为P操作，-1为V操作
short sem_flg;//设它为SEM_UNDO是个好习惯
}
//num_sem_ops:一般设为 1（？？？）
int semop(int sem_id,struct sembuf *sem_ops,size_t num_sem_ops);

/*****
sem_num：信号量编号，除非使用一组信号量，否则取值为0
command：将要采取的操作，例如，SETVAL初始化，IPC_RMID删除信号量
第四个参数：union semun联合体,X/Open指出，semun联合体由程序员自
己定义，他至少应该是下列结构
*****/
union semun
{
int val;//初始化时，设置的信号量初值
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
}
int semctl(int sem_id,int sem_num,int command,...);

共享内存函数介绍：

#include <sys/shm.h>//通常包含<sys/types.h>和<sys/ipc.h>

/********************共享内存包含四个函数**************************/

/*****
key：整型值,为共享内存段命名
size：共享内存大小，字节数
shmflg：一组标志，一般取 IPC_CREAT|0644（权限标识）
返回值：成功返回共享内存id-shm_id，失败-1
*****/
int shmget(key_t key,size_t size,int shmflg);

/*****
作用：将共享内存连接到一个进程的地址空间
shm_addr：共享内存连接到当前进程中的地址为止，通常为void*，表示让
系统来选择共享内存出现的地址。
shmflg:其中两个可能取值有，SHM_RND和SHM_RDONLY。通常设为 0
返回值：成功返回指向共享内存第一个字节指针，失败-1
*****/
int *shmat(int shm_id,const void *shm_addr,int shmflg);

/****将共享内存从当前进程中分离，成功返回0，失败-1*****/
int shmdt(const void *shm_addr);

/*****共享内存控制函数******/
struct shmid_ds
{
uid_t shm_perm.uid;
uid_t shm_perm.gid;
mode_t shm_perm.mode;
}
/*******
command:采取的动作，取三个值(IPC_STAT,IPC_SET,IPC_RMID删除共享内存段)
buf：指向包含共享内存模式和访问权限的结构
********/
int shmctl(int shm_id,int command,struct shmid_ds *buf);

消息队列函数：

#include <sys/msg.h>////通常包含<sys/types.h>和<sys/ipc.h>

/*******消息队列涉及四个函数**********/
/*
key：键值
msgflg:权限标识，通常设为IPC_CREAT|0644
返回值：成功，消息队列id；失败-1
*/
int msgget(key_t key,int msgflg);

struct msqid_ds
{
uid_t msg_perm.uid;
uid_t msg_perm.gid;
mode_t msg_perm.mode;
}
/*****
command:要采取的动作，eg，
IPC_STAT，把msqid结构中的数据设置为消息队列的当前关联值。
IPC_SET,如果进程有足够的权限，就把消息队列的当前关联值设为msqid_ds结构中给出的值
IPC_RMID,删除消息队列
*****/
int msgctl(int msqid,int cmd,struct msqid_ds *buf);

struct my_message//自定义消息
{
long int message_type;
/* 要发送的消息 */
}
/***
msg_ptr：消息指针，消息自己定义
msg_sz:消息长度，不包括long成员长度
msgtype：消息类型long型
msgflg：控制当前消息队列满或者队列消息到达系统范围的限制时，将要发生的事情。IPC_NOWAIT非阻塞标志，0阻塞标志。
***/
int msgrcv(int msqid,void *msg_ptr,size_t msg_sz,long int msgtype,int msgflg);
/*同上*/
int msgsnd(int msqid,const void *msg_ptr,size_t msg_sz,int msgflg);