【Linux进程间通信】深入探索：Linux下的命名管道与System V共享内存

?前言：在linux操作系统中，进程间通信（ipc）是一个关键概念，它允许不同进程之间进行数据交换和同步。随着现代操作系统的复杂性不断增加，进程间通信的重要性也在不断提升。在众多ipc机制中，命名管道和system v共享内存无疑是两种最常见且强大的工具。

本文旨在深入探讨Linux进程间通信中的命名管道和System V共享内存。我们将从这两种机制的基本原理出发，逐步介绍它们的实现方式、应用场景以及相关的注意事项。通过本文的学习，你将能够深入理解Linux进程间通信的核心概念，并掌握命名管道和System V共享内存的使用方法。

?1. 命名管道---

创建命名管道：

匿名管道与命名管道的区别：

匿名管道通过pipe函数创建并打开，而命名管道通过mkfifo函数创建，打开时使用open。FIFO（命名管道）与pipe（匿名管道）之间唯一的区别在于它们创建与打开的方式不同，一旦这些工作完成之后，它们具有相同的语义。

命名管道的打开规则：

如果当前打开操作是为读而打开FIFO时 O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO O_NONBLOCK enable：立刻返回成功 如果当前打开操作是为写而打开FIFO时 O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO O_NONBLOCK enable：立刻返回失败，错误码为ENXIO。

?2. 命名管道实现server&client通信

comm.hpp：

#include <iostream>
#include <sys>
#include <sys>
#include <cstring>
#include <cerrno>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#define FILENAME ".fifo"

Makefile：

.PHONY:all
all:server client
server:server.cc
    g++ -o $@ $^ -std=c++11
client:client.cc
    g++ -o $@ $^ -std=c++11
.PHONY:clean
clean:
    rm -rf client

server：

#include "comm.hpp"
using namespace std;
bool MakeFifo(){
    int n = mkfifo(FILENAME, 0666);
    if(n  0)        {
            buffer[s] = 0; // 将最后一位变成'\0'
            cout 

client：

#include "comm.hpp"
using namespace std;
int main(){
// 以写入的方式打开文件
    int wfd = open(FILENAME, O_WRONLY);
    if(wfd 

?3. System V共享内存

共享内存示意图：

共享内存的通信方式不会提供同步机制，共享内存是直接暴露给所有使用者的，一定要注意共享内存的使用安全问题。共享内存是所有进程间通信中速度最快的，且可以提供较大的空间。

?4. 共享内存函数

ftok函数：

参数说明：

pathname：指向文件路径的指针，这个文件通常是项目中的一个已知文件。这个路径需要指向一个实际存在的文件或目录，以便ftok函数能够获取其inode编号和设备号。proj_id：项目标识符，通常为一个字符或整数（但只使用其低8位）。它用于进一步区分同一文件路径下的不同IPC资源。

shmget函数：

微信 WeLM

WeLM不是一个直接的对话机器人，而是一个补全用户输入信息的生成模型。

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参数说明：

key：用于标识共享内存段的键值，通常由ftok函数生成。这个键值在系统中必须是唯一的，以确保不同进程能够访问到相同的共享内存段。size：指定共享内存段的大小（以字节为单位）。这个大小通常是4096的倍数，因为System V共享内存是以页面为单位进行分配的。shmflg：用于控制共享内存段的创建和访问权限的标志位。常用的标志位包括IPC_CREAT（如果共享内存段不存在则创建它）、IPC_EXCL（与IPC_CREAT一起使用时，如果共享内存段已存在则返回错误）、以及一系列的权限标志（如0666表示所有用户都有读写权限）。IPC_CREAT | IPC_EXCL：当这两个标志位一起使用时，系统调用将尝试创建一个新的IPC对象。如果对象已经存在，则调用失败并返回错误。这种组合通常用于确保创建的IPC对象是唯一的。仅IPC_CREAT：当只使用IPC_CREAT标志位时，如果指定的IPC对象不存在，则创建一个新的对象；如果对象已经存在，则返回该对象的标识符。这种用法允许进程访问已存在的IPC对象。IPC_EXCL不能单独使用。shmid：应用这个共享内存的时候，我们使用shmid来进行操作共享内存。key：不要在应用层使用，只用来在内核中标识shm的唯一性。

shmat函数：

参数说明：

shmid：由shmget函数返回的共享内存段标识符。shmaddr：希望连接的共享内存段在进程地址空间中的起始地址。通常设置为NULL。shmflg：控制连接行为的标志位。常用的标志位有0。

shmdt函数：

shmctl函数：

参数说明：

shmid：共享内存段的标识符，由shmget函数返回。cmd：控制命令，用于指定要执行的操作。buf：指向shmid_ds结构体的指针，用于存储或接收共享内存段的状态信息。

?5. 共享内存实现server&client通信

Makefile：

.PHONY:all
all:server client
server:server.cc
    g++ -o $@ $^ -std=c++11
client:client.cc
    g++ -o $@ $^ -std=c++11
.PHONY:clean
clean:
    rm -rf client server fifo

comm.hpp：

#pragma once
#include <sys>
#include <iostream>
#include <sys>
#include <sys>
#include <string>
#include <cstring>
#include <cerrno>
#include <cstdlib>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys>
using namespace std;
// ftok所需指定的变量
const string pathname = "/home/pxt/109/linux/test_9_21";
const int proj_id = 0x11223344;
// 命名管道文件名
const string FileName = "fifo";
const int size = 4096;
// 获取key
key_t GetKey(){
    key_t key = ftok(pathname.c_str(), proj_id);
    if(key </sys></unistd.h></fcntl.h></cstdlib></cerrno></cstring></string></sys></sys></iostream></sys>

server：

#include "comm.hpp"
using namespace std;
// 定义一个类来管理共享内存
class Init{
public:
    Init()
    {
    // 用命名管道来起到同步的作用
        bool r = MakeFifo();
        if(!r)
        {
            return;
        }
        key_t key = GetKey();
        cout  0)
        {
            cout 

client：

#include "comm.hpp"
using namespace std;
int main(){
    key_t key = GetKey();
    // 获取共享内存
    int shmid = GetShm(key);
    char *s = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
    cout 

?6. 总结

随着我们对Linux进程间通信中命名管道和System V共享内存的深入学习，不难发现，这两种机制在操作系统中扮演着至关重要的角色。命名管道以其灵活性和易用性，成为了不同进程间进行数据交换的桥梁；而System V共享内存则以其高效性和低延迟，成为了高性能应用中的首选通信方式。

虽然我们已经对命名管道和System V共享内存有了较为深入的了解，但操作系统中的进程间通信机制远不止于此。在未来的学习旅程中，我们还将继续探索其他IPC机制，如消息队列、信号量等，以更全面地掌握Linux进程间通信的核心技术。

愿你在未来的学习之路上不断前行，取得更大的成就！

希望本文能够为你提供有益的参考和启示，让我们一起在编程的道路上不断前行！谢谢大家支持本篇到这里就结束了，祝大家天天开心！

以上就是【Linux进程间通信】深入探索：Linux下的命名管道与System V共享内存的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！