C/C++ 进程间通信system V IPC对象超详细讲解(系统性学习day9)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C/C++ 进程间通信system V IPC对象超详细讲解(系统性学习day9)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

 

目录

前言

一、system V IPC对象图解

1.流程图解:

​编辑

2.查看linux内核中的ipc对象:

 二、消息队列

1.消息队列的原理

2.消息队列相关的API

2.1 获取或创建消息队列(msgget)

 实例代码如下:

2.2 发送消息到消息队列中

 实例代码如下:

2.3 从消息队列中获取消息  

实例代码如下: 

 2.4 消息队列相关的命令

 2.5 管理消息队列

 实例代码如下:

三、共享内存

1.概念

2.原理图解

3.相关的api函数

3.1 创建共享内存对象

 实例代码如下:

3.2 映射共享内存  

 3.3 取消映射

 实例代码reader.c如下:

 实例代码writer.c如下:

实例代码shm.h 如下:

 3.4 管理共享内存

实例代码如下: 

四、信号灯 (信号量)

1.概念

2.信号灯相关的api函数

2.1 创建或获取信号灯对象

实例代码如下:

2.2 实现P操作和V操作  

实例代码如下:

2.3 管理信号灯  

实例代码如下: 

总结


前言

System V IPC(Inter-Process Communication)对象是一种用于在不同进程之间进行通信的机制。它包括三种类型的对象:消息队列(Message Queue)、信号量(Semaphore)和共享内存(Shared Memory)。


一、system V IPC对象图解

1.流程图解:

C/C++ 进程间通信system V IPC对象超详细讲解(系统性学习day9),Ubantu和C语言学习,学习,c语言,c#,开发语言

2.查看linux内核中的ipc对象:

C/C++ 进程间通信system V IPC对象超详细讲解(系统性学习day9),Ubantu和C语言学习,学习,c语言,c#,开发语言

 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-716528.html

 二、消息队列

1.消息队列的原理

C/C++ 进程间通信system V IPC对象超详细讲解(系统性学习day9),Ubantu和C语言学习,学习,c语言,c#,开发语言

 

2.消息队列相关的API

2.1 获取或创建消息队列(msgget)

头文件:

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

int msgget(key_t key, int msgflg);
//参数1  ----- key :
               动态获取key:  ftok()
                    #include <sys/types.h>
                    #include <sys/ipc.h>
                    key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
                    //参数1  ---- 工程目录
                    //参数2  ---- 工程编号
                    //返回值 ----- 成功,返回key值,失败:-1
               静态分配: IPC_PRIVATE
//参数2 ------ msgflg:如果消息队列不存在,需要给出创建的关键字,并设置权限 IPC_CREAT | 0666
//返回值 ----- 成功:消息队列的ID,失败:-1    

 实例代码如下:

int main(void)
{
    key_t key;
    int msg_id;

    //获取key值
    key = ftok("./",0xa);
    if(key < 0){
        perror("ftok");
        exit(1);
    }
    //创建或获取消息对象
    msg_id = msgget(key,IPC_CREAT|0666);
    if(msg_id < 0){
        perror("msgget");
        exit(1);
    }
    return 0;
}

2.2 发送消息到消息队列中

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
//参数1 ----- 消息队列的id
//参数2 -----  指向struct msgbuf结构体的指针,该结构体需要自己定义,如下:
                struct msgbuf {
                   long mtype;       /* message type, must be > 0 消息类型*/
                   char mtext[1];    /* message data  消息正文*/
                };
//参数3 ---- 要发送的消息的长度 
//参数4 ---- msgflg值如下:
            IPC_NOWAIT  消息没有发送完成函数也会立即返回。
            0:直到发送完成函数才返回
//返回值 --- 成功:0,失败:-1

 实例代码如下:

int main(void)
{
    key_t key;
    int msg_id;

    //获取key值
    key = ftok("./",0xa);
    if(key < 0){
        perror("ftok");
        exit(1);
    }
    //创建或获取消息对象
    msg_id = msgget(key,IPC_CREAT|0666);
    if(msg_id < 0){
        perror("msgget");
        exit(1);
    }

//向消息队列中发送消息
    while(1){
        bzero(&buf,sizeof(buf));
        printf("请输入消息的类型:");
        scanf("%ld",&buf.mtype);
        printf("请输入消息:");
        while(getchar() != '\n');   //清空输入缓冲区
        fgets(buf.mtext,sizeof(buf.mtext),stdin);
        buf.mtext[strlen(buf.mtext)-1] = '\0';
        if(msgsnd(msg_id,&buf,strlen(buf.mtext),0) < 0){
            perror("msgsnd");
            exit(1);
        }
    }

    return 0;
}

2.3 从消息队列中获取消息  

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
//参数1 ----- 消息队列的id
//参数2 -----  指向struct msgbuf结构体的指针,该结构体需要自己定义,如下:
                struct msgbuf {
                   long mtype;       /* message type, must be > 0 消息类型*/
                   char mtext[1];    /* message data  消息正文*/
                };
//参数3 ----  mtext的长度
//参数4 ----  msgtyp:要接收的消息类型
             msgtyp > 0 ,表示接收指定类型的消息 
             msgtyp = 0 ,按先后顺序依次接收不同类型消息
             msgtyp < 0 ,优先接收消息类型不大于|msgtyp|的最小类型的消息
//参数5 ---- msgflg值如下:
            IPC_NOWAIT  消息没有发送完成函数也会立即返回。
            0:直到发送完成函数才返回
//返回值 --- 成功:0,失败:-1

实例代码如下: 

int main(void)
{
    key_t key;
    int msg_id;

    //获取key值
    key = ftok("./",0xa);
    if(key < 0){
        perror("ftok");
        exit(1);
    }
    //创建或获取消息对象
    msg_id = msgget(key,IPC_CREAT|0666);
    if(msg_id < 0){
        perror("msgget");
        exit(1);
    }

//从消息队列中获取消息
    while(1){
        bzero(&buf,sizeof(buf));
        printf("请输入消息的类型:");
        scanf("%ld",&buf.mtype);
        if(msgrcv(msg_id,&buf,sizeof(buf.mtext),buf.mtype,0) < 0){
            perror("msgsnd");
            exit(1);
        }
        printf("msg:%s\n",buf.mtext);
    }

    return 0;
}

 2.4 消息队列相关的命令

peter@ubuntu:~/2308/proc/day04_code$ ipcs -q

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages
0x0a010356 0          peter      666        61           5

peter@ubuntu:~/2308/proc/day04_code$ ipcrm -q 0
peter@ubuntu:~/2308/proc/day04_code$ ipcs -q

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages

 2.5 管理消息队列

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
 //参数1 ---- 消息队列ID
 //参数2 ---- 功能码:
                 IPC_STAT:读取消息队列的属性,并将其保存在buf指向的缓冲区中。
                IPC_SET:设置消息队列的属性。这个值取自buf参数。
                IPC_RMID:从系统中删除消息队列。    
 //参数3 ----struct msqid_ds 结构体指针
                 struct msqid_ds {
                       struct ipc_perm msg_perm;     /* Ownership and permissions */
                       time_t          msg_stime;    /* Time of last msgsnd(2) */
                       time_t          msg_rtime;    /* Time of last msgrcv(2) */
                       time_t          msg_ctime;    /* Time of last change */
                       unsigned long   __msg_cbytes; /* Current number of bytes in
                                                        queue (nonstandard) */
                       msgqnum_t       msg_qnum;     /* Current number of messages
                                                        in queue */
                       msglen_t        msg_qbytes;   /* Maximum number of bytes
                                                        allowed in queue */
                       pid_t           msg_lspid;    /* PID of last msgsnd(2) */
                       pid_t           msg_lrpid;    /* PID of last msgrcv(2) */
                   };

 实例代码如下:

int main(int argc,char **argv)
{
    int msg_id;

    msg_id = atoi(argv[1]);

    if(msgctl(msg_id,IPC_RMID,NULL) < 0){
        perror("msgget");
        exit(1);
    }
    return 0;
}

三、共享内存

1.概念

共享内存是一种最为高效的进程间通信方式,进程可以直接读写内存,而不需要任何数据的拷贝

为了在多个进程间交换信息,内核专门留出了一块内存区,可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间

进程就可以直接读写这一内存区而不需要进行数据的拷贝,从而大大提高的效率。

由于多个进程共享一段内存,因此也需要依靠某种同步机制,如互斥锁和信号量等 

2.原理图解

 C/C++ 进程间通信system V IPC对象超详细讲解(系统性学习day9),Ubantu和C语言学习,学习,c语言,c#,开发语言

 

3.相关的api函数

3.1 创建共享内存对象

头文件:

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
//参数1 ---- 动态获取key:  ftok()
                    #include <sys/types.h>
                    #include <sys/ipc.h>
                    key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
                    //参数1  ---- 工程目录
                    //参数2  ---- 工程编号
                    //返回值 ----- 成功,返回key值,失败:-1
               静态分配: IPC_PRIVATE
//参数2 ---- 要创建或获取的共享内存的大小
//参数3 ---- 权限:IPC_CREAT | 0666
//返回值 ---- 成功:共享内存ID,失败:-1

 实例代码如下:

int main(void)
{
    key_t key;
    int shm_id;

    //获取key值
    key = ftok("./",0xa);
    if(key < 0){
        perror("ftok");
        exit(1);
    }
    //创建或获取共享内存对象
    shm_id = shmget(key,SHM_SIZE, IPC_CREAT|0666);
    if(shm_id < 0){
        perror("shmget");
        exit(1);
    }
    return 0;
}

3.2 映射共享内存  

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
//参数1 ---- 共享内存ID
//参数2 ---- 指定进程虚拟空间的映射的起始地址,一般为NULL:让系统分配一个起始地址
//参数3 ---- 访问权限:SHM_RDONLY:共享内存只读
                    默认0:共享内存可读写
//返回值 --- 成功:映射的虚拟空间地址,失败:-1

 3.3 取消映射

int shmdt(const void *shmaddr);
//参数 ----映射的虚拟空间的起始地址
//返回值 ----成功:0,失败:-1

 实例代码reader.c如下:

#include "shm.h"

int main(void)
{
    key_t key;
    int shm_id;
    char *buf;

    //获取key值
    key = ftok("./",0xa);
    if(key < 0){
	perror("ftok");
	exit(1);
    }
    //创建或获取共享内存对象
    shm_id = shmget(key,SHM_SIZE, IPC_CREAT|0666);
    if(shm_id < 0){
	perror("shmget");
	exit(1);
    }

    //将共享内存映射到进程的虚拟空间中
    buf = (char*)shmat(shm_id,NULL,0);
    if(buf < 0){
	perror("shmat");
	exit(1);
    }


    //打印共享内存中的数据
    while(1){
	printf("%s",buf);
	sleep(1);
    }

    //解除映射
    if(shmdt(buf) < 0){
	perror("shmdt");
	exit(1);
    }
    return 0;
}

 实例代码writer.c如下:

#include "shm.h"

int main(void)
{
    key_t key;
    int shm_id;
    char *buf;

    //获取key值
    key = ftok("./",0xa);
    if(key < 0){
	perror("ftok");
	exit(1);
    }
    //创建或获取共享内存对象
    shm_id = shmget(key,SHM_SIZE, IPC_CREAT|0666);
    if(shm_id < 0){
	perror("shmget");
	exit(1);
    }

    //将共享内存映射到进程的虚拟空间中
    buf = (char*)shmat(shm_id,NULL,0);
    if(buf < 0){
	perror("shmat");
	exit(1);
    }


    //向共享内存写数据
    while(1){
	printf("请输入字符串:");
	fgets(buf,SHM_SIZE,stdin);
    }

    //解除映射
    if(shmdt(buf) < 0){
	perror("shmdt");
	exit(1);
    }
    return 0;
}

实例代码shm.h 如下:

#ifndef __SHM_H__
#define __SHM_H__

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

#define SHM_SIZE  1024

#endif

 3.4 管理共享内存

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
//参数1 ---- 共享内存的ID
//参数2 ---- 功能码:
            IPC_STAT  (获取对象属性)
            IPC_SET (设置对象属性)
            IPC_RMID (删除对象)    
//参数3 ----struct shmid_ds 结构体指针
            struct shmid_ds {
               struct ipc_perm shm_perm;    /* Ownership and permissions */
               size_t          shm_segsz;   /* Size of segment (bytes) */
               time_t          shm_atime;   /* Last attach time */
               time_t          shm_dtime;   /* Last detach time */
               time_t          shm_ctime;   /* Last change time */
               pid_t           shm_cpid;    /* PID of creator */
               pid_t           shm_lpid;    /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
               shmatt_t        shm_nattch;  /* No. of current attaches */
               ...
           };

实例代码如下: 

int main(int argc,char **argv)
{
    int shm_id;

    shm_id = atoi(argv[1]);

    if(shmctl(shm_id,IPC_RMID,NULL) < 0){
        perror("shmget");
        exit(1);
    }
    return 0;
}

四、信号灯 (信号量)

1.概念

信号灯(semaphore),也叫信号量。它是不同进程间或一个给定进程内部不同线程间同步的机制。
信号灯种类:
    posix有名信号灯
    posix基于内存的信号灯(无名信号灯)
    System V信号灯(IPC对象)

1》 二值信号灯:用于表示资源是否可用
    值为0或1。与互斥锁类似,资源可用时值为1,不可用时值为0。

2》 计数信号灯:用于表示资源的数量
    值在0到n之间。用来统计资源,其值代表可用资源数

3》 等待操作,也称为P操作
    是等待信号灯的值变为大于0,然后将其减1;
4》 释放操作,也称为V操作
     用来唤醒等待资源的进程或者线程

5》System V的信号灯是一个或者多个信号灯的一个集合。其中的每一个都是单独的计数信号灯。而Posix信号灯指的是单个计数信号灯
 

2.信号灯相关的api函数

2.1 创建或获取信号灯对象

头文件:

 #include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
//参数1 ---- 动态获取key:  ftok()
                    #include <sys/types.h>
                    #include <sys/ipc.h>
                    key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
                    //参数1  ---- 工程目录
                    //参数2  ---- 工程编号
                    //返回值 ----- 成功,返回key值,失败:-1
               静态分配: IPC_PRIVATE
//参数2 ---- 集合中信号灯的个数
//参数3 ---- 访问权限:IPC_CREAT | 0666
//返回值 ---- 成功:信号灯对象ID,失败:-1

实例代码如下:

int main(void)
{
    key_t key;
    int sem_id;

    //获取key值
    key = ftok("./",0xa);
    if(key < 0){
        perror("ftok");
        exit(1);
    }
    //创建或获取共享内存对象
    sem_id = semget(key,1, IPC_CREAT|0666);
    if(sem_id < 0){
        perror("semget");
        exit(1);
    }
    return 0;
}

2.2 实现P操作和V操作  

int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);
//参数1 ----- 信号灯对象的ID
//参数2 ----- 结构体指针
                struct sembuf {
                   short  sem_num;  //  要操作的信号灯的编号
                   short  sem_op;   //    0 :  等待,直到信号灯的值变成0
                                               //   1  :  释放资源,V操作
                                               //   -1 :  分配资源,P操作                   
                   short  sem_flg; // 0,  IPC_NOWAIT,  SEM_UNDO
                };

//参数3 -----nops:  要操作的信号灯的个数
//返回值 ---- 成功:0,失败:-1

实例代码如下:

//1》实现P操作
	void sem_p(int sem_id,int index)
    {
        struct sembuf buf = {index,-1,0};

        if(semop(sem_id,&buf,1) < 0){
            perror("semop");
            exit(1);
        }
    }
//2》实现v操作
    void sem_v(int sem_id,int index)
    {
        struct sembuf buf = {index,1,0};

        if(semop(sem_id,&buf,1) < 0){
            perror("semop");
            exit(1);
        }
    }

2.3 管理信号灯  

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
//参数1 ---- 信号灯对象ID
//参数2 ---- 集合中信号灯的编号
//参数3 ---- 功能码:
            IPC_STAT  ----获取信号灯对象属性
            IPC_SET   ----设置信号灯对象属性
            IPC_RMID  ----从内核中删除信号灯对象
            SETALL      ----设置集合中所有信号灯的值
            SETVAL    ----设置集合中编号为semnum的信号灯的值
//参数4 ---- 联合体变量,类型如下:
            union semun {
               int              val;    /* Value for SETVAL */
               struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
               unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
               struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO
                                           (Linux-specific) */
           };
//返回值 -----成功:0,失败:-1

实例代码如下: 

//初始化指定的信号灯
void sem_init(int sem_id,int semnum,int value)
{
    union semun su;
    su.val = value;
    if(semctl(sem_id,semnum,SETVAL,su) < 0){
        perror("semctl");
        exit(1);
    }
}
//初始化所有信号灯
void sem_init_all(int sem_id,unsigned short vals[])
{
    union semun su;
    su.array = vals;
    if(semctl(sem_id,0,SETALL,su) < 0){
        perror("semctl");
        exit(1);
    }
}

 


总结

        本篇文章针对进程间通信system V IPC对象进行详细讲解,希望能够帮到大家!

        以后还会给大家展现更多关于嵌入式和C语言的其他重要的基础知识,感谢大家支持懒大王!

       希望这篇博客能给各位朋友们带来帮助,最后懒大王请来过的朋友们留下你们宝贵的三连以及关注,感谢你们!

 

 

到了这里,关于C/C++ 进程间通信system V IPC对象超详细讲解(系统性学习day9)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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    2024年02月07日
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  • C/C++ stm32基础知识超详细讲解(系统性学习day14)

    目录 前言 一、ARM和STM32是什么? 二、STM32的开发方式 三、GPIO----寄存器开发方式 1.八种输入输出模式分析 2.寄存器  四、stm32芯片图片 五、怎么学好stm32  总结 stm32的广泛含义及背景: STM32是一款由意法半导体(ST)公司开发的32位微控制器,其全称是意法半导体32位系列微控

    2024年02月04日
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  • C/C++网络编程基础知识超详细讲解第二部分(系统性学习day12)

                懒大王感谢大家的关注和三连支持~       目录 前言 一、UDP编程 UDP特点:  UDP框架: UDP函数学习   发送端代码案例如下: 二、多路复用  前提讲述 select  poll 三、图解如下  总结         作者简介:  懒大王敲代码,正在学习嵌入式方向有关课程stm32,网络

    2024年02月07日
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  • C/C++网络编程基础知识超详细讲解第三部分(系统性学习day13)

                                                        懒大王感谢大家的关注和三连支持~    目录 前言 一、并发服务器 1.进程并发服务器 实例代码如下:  2.线程并发服务器 实例代码如下:  二、域通信 域通信TCP实例代码如下:  三、广播与组播(UDP)  1.广播 实例代码

    2024年02月05日
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  • C/C++网络编程基础知识超详细讲解第一部分(系统性学习day11)

    目录 前言 一、网络的含义与构成 含义: 构成:  二、网络的体系结构 1OSI七层模型 2TCP/IP协议体系结构  3数据经过体系结构,怎么封装?  4端口号 5大小端序 6TCP/UDP传输层的协议  三、系统函数API学习框架(TCP)     服务器(优先):  客户端: 四、服务器和客户端代码实

    2024年02月08日
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  • 【看表情包学Linux】IPC 进程间通信 | PIPE 管道 | 匿名管道 | 管道通信的原理 | 系统调用: pipe 接口

       🤣  爆笑 教程  👉 《看表情包学Linux》 🔥 CSDN 累计订阅量破千的火爆 C/C++ 教程的 2023 重制版,C 语言入门到实践的精品级趣味教程。 了解更多: 👉  \\\"不太正经\\\" 的专栏介绍  ← 试读第一章 订阅链接: 🔗 《C语言趣味教程》 ← 猛戳订阅! 目录 Ⅰ. 进程间通信(I

    2024年02月14日
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  • system-v IPC共享内存通信

    目录 system v IPC简介 共享内存需要用到的函数接口 shmget函数--获取对象ID shmat函数--获得映射空间 shmctl函数--释放资源 共享内存实现思路 注意 消息队列、共享内存和信号量统称为system v IPC(进程间通信机制),V是罗马数字5,是UNIX的ATT分支的其中一个版本,一般称它们为IPC对象

    2024年04月26日
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  • 环境编程代码实例:进程间通信(IPC)

    环境编程代码实例:进程间通信(IPC)。 yezhening/Environment-and-network-programming-examples: 环境和网络编程实例 (github.com) Environment-and-network-programming-examples: 环境和网络编程实例 (gitee.com) 低级:3种 全局变量/glov:类似管道、命名管道、消息队列、共享内存:头文件/库文件全局变量

    2024年02月05日
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  • Qt之进程通信-IPC(QLocalServer,QLocalSocket 含源码+注释)

    如下,分别在各个界面的控件中填入key,依次连接。 如下,简单演示了server与全部、指定socket通信及接收socket发送的数据。 1.3.1 由Server主动断开连接 如下,演示了单独断开一个及断开全部的操作,其中断开操作是由server发送数据通知socket断开,server这边则等待断开返

    2024年02月11日
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