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进程通信

操作系统提供了一种称为进程通信（IPC）的机制让协作进程之间实现彼此之间的通信。==IPC是利用消息（message），明确地将信息从一个进程地地址拷贝到另一个进程的地址空间，而不适用共享存储器的一种通信机制。==

send和receive原语

在信息通信过程中，接收方和发送方之间有一个协议，是双方都认可其中的信息格式。

在信箱通信中，除了定义信箱结构外，还需要定义原语和接收原语。发送原语和接收原语一般有两种选项，这两个原语都有同步和异步两种语义。

  • send原语：send原语可以是同步或者异步的
  • receive原语可以是阻塞或非阻塞的

一、进程的信号通信系统调用

  1. Signal(sig,function)

功能：允许调用进程控制软中断信号的处理。Sig表示信号，如SIGINT表示按ctrl+c键，SIGQUIT表示按ctrl+\键。

  1. Kill(pid,sig)

功能：向进程号为pid的进程发送信号sig。

二、进程的管道通信系统调用

  1. pipe()系统调用

格式：status=pipe(fd)

int fd[2];

功能：fd用来存放标识管道的两个文件描述符，如果调用成功，fd[0]用于从管道读，fd[1]用于向管道写。如果管道为空，读管道的进程等待；如果管道已满，写管道的进程等待。

  1. close()系统调用

格式：close(fd)

功能：fd为欲关闭文件的文件描述符，用于关闭文件。

  1. read/write系统调用

格式：read(fd,buffer,size)

write(fd,buffer,size)

功能：fd是读/写的文件描述符，buffer是字节指针，存放读/写的字节流的地址，size是要求读/写的字节数。

  1. Lockf(files,function,size)

功能：用作锁定文件的某些段或整个文件。其中：files是文件描述符，0表示标准输入，1表示标准输出；function是锁定和解锁，1表示锁定，0表示解锁；size是锁定或解锁的字节数，若用0，表示从当前的位置到文件尾。

三、进程之间的信号通信

/*************************************************************************
    > File Name: 1.c
    > Author: smile
    > Mail: 3293172751nss@gmail.com 
    > Created Time: Thu 26 May 2022 05:33:17 AM PDT
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
//status=pipe(fd)
void waiting(),stop();
int wait_mark;
main() {
	int p1,p2;
	while ((p1=fork())==-1);   //what空语句号，创建
	if (p1>0) {    //父进程进入
		while ((p2=fork())==-1);  //创建一个进程p2
		if (p2>0) {
			wait_mark=1;
			signal(SIGINT,stop);        //此时表示中断信号
//1. `Signal(sig,function)`功能：允许调用进程控制软中断信号的处理。`Sig`表示信号，如`SIGINT`表示按ctrl+c键，`SIGQUIT`表示按ctrl+\键。
			alarm(1);
			signal(SIGALRM,stop);
			waiting();
			kill(p1,16);
			kill(p2,17);
			wait(0);
			wait(0);
			printf("parent process is killed!\n");
			exit(0);
		} else {  //子进程
			wait_mark=1;
			signal(17,stop); //进程之间进行通信，
			waiting();
			lockf(1,1,0);
//功能：用作锁定文件的某些段或整个文件。其中：files是文件描述符，0表示标准输入，1表示标准输出；function是锁定和解锁，1表示锁定，0表示解锁；size是锁定或解锁的字节数，若用0，表示从当前的位置到文件尾。
			printf("child process 2 is killed by parent!\n");
			lockf(1,0,0);
			exit(0);
		}
	} else {
		wait_mark=1;
		signal(16,stop);
		waiting();
		lockf(1,1,0);
		printf("child process 1 is killed by parent!\n");
		lockf(1,0,0);
		exit(0);
	}
}
void waiting() {
	while (wait_mark !=0);
}
void stop() {
	wait_mark=0;
}

编译：

root@ubuntu:/c# ./1
child process 2 is killed by parent!
child process 1 is killed by parent!
parent process is killed!

四、进程之间的管道通信

当执行pipe()系统调用时，系统将在内存中建立一个大小为10kb的无名管道文件，当执行fork()调用时，父子进程共享管道文件，父子进程都有两个文件描述符与管道文件对应。以下程序是父子进程通过管道进行通信。

#include <stdio.h>
#define MSGSIZE 16
char *msg1="hello,#1";
char *msg2="hello,#2";
char *msg3="hello,#3";
main() {
	char inbuf[MSGSIZE]; //定义一个数组，
	int p[2],j,pid;
	if(pipe(p)<0) {
//status=pipe(fd)
//fd用来存放标识管道的两个文件描述符，如果调用成功，fd[0]用于从管道读，fd[1]用于向管道写。如果管道为空，读管道的进程等待；如果管道已满，写管道的进程等待。
		perror("pipe call err");
		exit(1); //结束
	}
	if((pid=fork())<0) {   //fock() 2**2 不走返回err
		perror("fork call err");
		exit(2);
	}
	if (pid>0) {      //父进程走分支
		close(p[0]);
		/*关闭父进程读*/
		write(p[1],msg1,MSGSIZE);   //写入管道
		write(p[1],msg2,MSGSIZE);
		write(p[1],msg3,MSGSIZE);
		wait(0); //等待
	}
	if(pid==0) {   //子进程走分支
		close(p[1]);
		/*关闭子进程写*/
		for (j=0;j<3;j++) {
			read(p[0],inbuf,MSGSIZE);
			printf("------in child--------%s\n",inbuf);
		}
		exit(0);
	}
	exit(0);
}

编译：

root@ubuntu:/c# ./2
------in child--------hello,#1
------in child--------hello,#2
------in child--------hello,#3

上述程序中，子进程是否可以在父进程之前执行？为什么？

答：推测要是子程序在父程序之前执行，会进入死锁，程序会一直等待下去。