摘要

本章主要是说一下命名管道和共享内存

目录

摘要

一、命名管道

1、创建一个命名管道

2、匿名管道与命名管道的区别

3、命名管道的打开规则

4、代码实现

二、system V共享内存

1、共享内存

2、共享内存函数

三、代码

四、思维导图

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一、命名管道

1、创建一个命名管道

管道应用的一个限制就是只能在具有共同祖先（具有亲缘关系）的进程间通信。如果我们想在不相关的进程之间交换数据，可以使用FIFO文件来做这项工作，它经常被称为命名管道。命名管道是一种特殊类型的文件。

命名管道就是管道文件，就是fifo.ipc这样的文件，这个文件可以别打开，但是不会将数据刷到磁盘上面，管道文件有路径，且具有唯一路径也就是唯一性，下面使用命令行进行打印测试。

如下方截图就是利用mkfifo创建一个命名管道文件这个指令如下方

 mkfifo filename

如下方截图在我这个回车键按下，按理说应该按照每秒一次的打印，可是没有打印，这时为什么呢？因为上章说了管道是单向的，可是这个没有输出，就只会一直堵塞等着输出，如下方图二在查看文件后，就会以一秒一次的打印，因为发送就是一秒发送一次，如图三就是按下ctr+c停止了就会报错。

 

2、匿名管道与命名管道的区别

1、匿名管道由pipe函数创建并打开。

2、命名管道由mkfifo函数创建，打开用open

3、FIFO（命名管道）与pipe（匿名管道）之间唯一的区别在它们创建与打开的方式不同，一但这些工作完成之后，它们具有相同的语义。

3、命名管道的打开规则

1、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

2、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

这个可以从手册可以查看使用以及函数的使用，所以这里就不演示了。

4、代码实现

这里就不方代码了，统一放在文章末，这里就放测试效果了，就是利用命名文件进行创建，并且可以进行对话，实现通信

二、system V共享内存

1、共享内存

共享内存区是最快的IPC形式。一旦这样的内存映射到共享它的进程的地址空间，这些进程间数据传递不再涉及到内核，换句话说是进程不再通过执行进入内核的系统调用来传递彼此的数据，共享内存和动态库的相对地址差不多，都是建立映射关系。

共享内存的建立

提供者时操作系统 ，操作系统单独设立的一个内核，那么怎么管理共享内存 当然还是我之前学习到得到六字真言---------先描述在组织

共享内存等于共享内存块+对应的共享内存的内核数据结构

2、共享内存函数

shmget函数

功能：用来创建共享内存
原型
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
参数
key:这个共享内存段名字
size:共享内存大小
shmflg:由九个权限标志构成，它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的
返回值：成功返回一个非负整数，即该共享内存段的标识码；失败返回-1

shmat函数

功能：将共享内存段连接到进程地址空间
原型
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
参数
shmid: 共享内存标识
shmaddr:指定连接的地址
shmflg:它的两个可能取值是SHM_RND和SHM_RDONLY
返回值：成功返回一个指针，指向共享内存第一个节；失败返回-1 

shmdt函数

功能：将共享内存段与当前进程脱离
原型
int shmdt(const void *shmaddr);
参数
shmaddr: 由shmat所返回的指针
返回值：成功返回0；失败返回-1
注意：将共享内存段与当前进程脱离不等于删除共享内存段 

shmctl函数

功能：用于控制共享内存
原型
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
参数
shmid:由shmget返回的共享内存标识码
cmd:将要采取的动作（有三个可取值）
buf:指向一个保存着共享内存的模式状态和访问权限的数据结构
返回值：成功返回0；失败返回-1 

命令

命令	说明
IPC_STAT	把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值
IPC_SET	在进程有足够权限的前提下，把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds数据结构中给出的值
IPC_RMID	删除共享内存段

三、代码

Log.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <ctime>

#define Debug   0
#define Notice  1
#define Warning 2
#define Error   3


const std::string msg[] = {
    "Debug",
    "Notice",
    "Warning",
    "Error"
};

std::ostream &Log(std::string message, int level)
{
    std::cout << " | " << (unsigned)time(nullptr) << " | " << msg[level] << " | " << message;
    return std::cout;
}

Makefile

.PHONY:all
all:client server

client:client.cxx
	g++ -o $@ $^ -std=c++11
server:server.cxx
	g++ -o $@ $^ -std=c++11

.PHONY:clean
clean:
	rm -f client server

 server.cxx

#include "comm.hpp"

static void getMessage(int fd)//获取消息
{
    char buffer[SIZE];
    while (true)
    {
        memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));//拷贝到buffer的数组里面
        ssize_t s = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);
        if (s > 0)
        {
            cout <<"["  << getpid() << "] "<< "客户端说的> " << buffer << endl;
        }
        else if (s == 0)
        {
            // end of file
            cerr <<"["  << getpid() << "] " << "读取文件结束，客户端退出，服务器也退出!" << endl;
            break;
        }
        else
        {
            // read error
            perror("read");
            break;
        }
    }
}

int main()
{
    // 1. 创建管道文件
    if (mkfifo(ipcPath.c_str(), MODE) < 0)//这个就是利用上面所使用手册查到的mkfifo函数
    {
        perror("mkfifo");
        exit(1);
    }

    Log("创建管道文件成功", Debug) << " step 1" << endl;//使用日志进行输出创建成功的消息

    // 2. 正常的文件操作
    int fd = open(ipcPath.c_str(), O_RDONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open");
        exit(2);
    }
    Log("打开管道文件成功", Debug) << " step 2" << endl;

    int nums = 3;
    for (int i = 0; i < nums; i++)//创建三个子进程
    {
        pid_t id = fork();
        if (id == 0)
        {
            // 3. 编写正常的通信代码了
            getMessage(fd);
            exit(1);
        }
    }
    for(int i = 0; i < nums; i++)
    {
        waitpid(-1, nullptr, 0);
    }
    // 4. 关闭文件
    close(fd);
    Log("关闭管道文件成功", Debug) << " step 3" << endl;

    unlink(ipcPath.c_str()); // 通信完毕，就删除文件
    Log("删除管道文件成功", Debug) << " step 4" << endl;

    return 0;
}

comm.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>
#include "log.hpp"

using namespace std;

#define MODE 0666//设置文件权限
#define SIZE 128//设置数组大小

string ipcPath = "./fifo.ipc";//设置管道文件的路径

 client.cxx

#include "comm.hpp"

int main()
{
    // 1. 获取管道文件
    int fd = open(ipcPath.c_str(), O_WRONLY);//就是相当于文件操作
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    // 2. ipc过程
    string buffer;
    while(true)
    {
        cout << "请输入想要说的消息 :> ";
        getline(cin, buffer);//从cin里面取得字符放在buffer的数组，这个数组的大小是128字节
        write(fd, buffer.c_str(), buffer.size());//向fd里面写入信息
    }

    // 3. 关闭
    close(fd);
    return 0;
}

四、思维导图