C++ 进程间通信 详解1
一，C++ 常用进程间通信
- 管道(Pipe)：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，允许一个进程和另一个与它有共同祖先的进程之间进行通信。
- 命名管道(named pipe)：命名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。命名管道在文件系统中有对应的文件名。命名管道通过命令mkfifo或系统调用mkfifo来创建。
- 信号(Signal)：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身;Linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction(实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数)。
- 消息(Message)队列：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺
- 共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
- 信号量(semaphore)：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
- 套接字(Socket)：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。
二，共享内存
- 共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。
- 因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。
- 信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。
// boosttest.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include <boost/lexical_cast.hpp>
#include <iostream>
#include <boost/interprocess/shared_memory_object.hpp>
#include <boost/interprocess/mapped_region.hpp>
using
namespace
std;
using
namespace boost::interprocess;
int main(int argc,char *argv[])
{
cout <<
"argc" << argc<<argv[
0];
if (argc ==
1) {
//父进程
//1 删除共享内存
struct shm_remove
{
shm_remove() { shared_memory_object::remove(
"SharedMemory"); }
~shm_remove() { shared_memory_object::remove(
"SharedMemory"); }
}remover;
//2 创建共享内存段
shared_memory_object shm(create_only, "SharedMemory", read_write);
//3 设置共享内存大小
shm.truncate(
100);
//4 映射共享内存片段
mapped_region region(shm, read_write);
//5 初始化为1
std::
memset(region.get_address(),
1, region.get_size());
//运行子进程
std::string s(argv[0]);
s +=
" child ";
if (
0 !=
std::system(s.c_str()))
return
1;
}
else
{
//1 创建共享内存
shared_memory_object shm(open_only,
"SharedMemory", read_only);
//2 映射共享内存
mapped_region region(shm, read_only);
//3 检查共享内存是否被初始化为1
char* mem =
static_cast<
char*>(region.get_address());
for (
std::
size_t i =
0; i < region.get_size(); ++i) {
if (*mem++ !=
1)
return
1;
else
{
printf(
"mem:%d ", *mem);
}
}
}
system(
"pause");
return
0;
}
三，消息队列
- 消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。
- 消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。
- 消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。
// boosttest.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include <boost/lexical_cast.hpp>
#include <iostream>
#include <boost/interprocess/shared_memory_object.hpp>
#include <boost/interprocess/mapped_region.hpp>
#include <boost/interprocess/ipc/message_queue.hpp>
#include <vector>
using
namespace
std;
using
namespace boost::interprocess;
int main(int argc,char *argv[])
{
cout <<
"argc" << argc<<argv[
0];
if (argc ==
1) {
//父进程
//1 删除消息队列
message_queue::remove(
"message_queue");
//2 创建消息队列
message_queue mq(create_only, "message_queue", 100, sizeof(int));
//3 发送100个数字
for (
int i =
0; i <
100; ++i) {
mq.send(&i,
sizeof(i),
0);
}
//运行子进程
std::string s(argv[0]);
s +=
" child ";
if (
0 !=
std::system(s.c_str()))
return
1;
}
else
{
//1 打开消息队列
message_queue mq(open_only,
"message_queue");
unsigned
int priority;
message_queue::size_type recvd_size;
for (
int i =
0; i <
100; i++)
{
int number;
mq.receive(&number,
sizeof(number),recvd_size,priority);
if (number != i || recvd_size !=
sizeof(number))
return
1;
else
printf(
"number:%d ", number);
}
message_queue::remove(
"message_queue");
}
system(
"pause");
return
0;
}
四，信号量
- 信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。
- 信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。
- 每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。
- 支持信号量组。
// boosttest.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
// boosttest.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include <boost/lexical_cast.hpp>
#include <iostream>
#include <boost/interprocess/shared_memory_object.hpp>
#include <boost/interprocess/mapped_region.hpp>
#include <boost/interprocess/sync/interprocess_semaphore.hpp>
using
namespace
std;
using
namespace boost::interprocess;
struct shared_memory_buffer
{
enum { NumItems =
100};
//数组大小
shared_memory_buffer():mutex(
1),nempty(NumItems),nstored(
0){}
interprocess_semaphore mutex, nempty, nstored;
//匿名信号量
int items[NumItems];
//共享数组
};
int main(int argc, char *argv[])
{
//cout << "argc" << argc << argv[0];
if (argc ==
1) {
//父进程
//1 删除共享内存
struct shm_remove
{
shm_remove() { shared_memory_object::remove(
"SharedMemory"); }
}remover;
//2 创建共享内存段
shared_memory_object shm(create_only, "SharedMemory", read_write);
//3 设置共享内存大小
shm.truncate(
sizeof(shared_memory_buffer));
//4 映射共享内存片段
mapped_region region(shm, read_write);
//5 写数据，数据满了会阻塞
void *addr = region.get_address();
shared_memory_buffer *data =
new(addr)shared_memory_buffer;
const
int NumMsg =
100;
for (
int i =
0; i < NumMsg; ++i) {
data->nempty.wait();
data->mutex.wait();
data->items[i%shared_memory_buffer::NumItems] = i;
data->mutex.post();
data->nstored.post();
}
}
else
{
struct shm_remove
{
~shm_remove() { shared_memory_object::remove(
"MySharedMemory"); }
} remover;
//1 创建共享内存
shared_memory_object shm(open_only, "SharedMemory", read_write);
//2 映射共享内存
mapped_region region(shm, read_write);
//3 共享数据复制到自己的缓冲
void * addr = region.get_address();
shared_memory_buffer* data =
static_cast<shared_memory_buffer*>(addr);
const
int NumMsg =
100;
int extracted_data[NumMsg];
for (
int i =
0; i < NumMsg; ++i) {
data->nstored.wait();
data->mutex.wait();
extracted_data[i] = data->items[i%shared_memory_buffer::NumItems];
printf(
"data:%d ", data->items[i%shared_memory_buffer::NumItems]);
data->mutex.post();
data->nempty.post();
}
}
system(
"pause");
return
0;
}信号量与互斥锁的区别： 1，作用域 信号量: 进程间或线程间(linux仅线程间) 互斥锁: 线程间 2，上锁时 信号量: 只要信号量的value大于0，其他线程就可以wait成功，成功后信号量的value减一。若value值不大于0，则wait阻塞，直到post释放后value值加一 互斥锁: 只要被锁住，其他任何线程都不可以访问被保护的资源
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原始发表：2024-03-28，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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