进程间通信：探索不同方式，构建无缝连接

2023-12-05 15:52:17

进程间通信（IPC）在现代计算中至关重要，它允许不同的进程或程序在同一计算机系统内交换信息和资源。各种 IPC 机制提供了不同的功能和特性，选择正确的机制对于优化性能和可靠性至关重要。

在本篇文章中，我们将深入探讨一些常见的 IPC 机制，包括管道、信号、共享内存和套接字，分析它们的优点和缺点，并提供实际示例来说明它们如何用于实际场景。

无名管道和有名管道

管道是一种单向 IPC 机制，允许一个进程将数据写入管道，而另一个进程可以从管道中读取数据。无名管道是临时管道，只能在创建它们的进程之间使用。有名管道是持久管道，可以在不同的进程之间使用，甚至可以在进程之间重新启动后使用。

int main() {
    // 创建无名管道
    int fd[2];
    pipe(fd);

    // 子进程写入数据
    if (fork() == 0) {
        write(fd[1], "Hello", 5);
        exit(0);
    }

    // 父进程读取数据
    char buf[5];
    read(fd[0], buf, 5);
    printf("Received: %s\n", buf);

    return 0;
}

信号

信号是一种异步 IPC 机制，允许一个进程向另一个进程发送一个简短的消息（称为信号）。信号可以用于通知事件（例如子进程终止）或请求操作（例如重新加载配置）。

int main() {
    // 父进程安装信号处理函数
    signal(SIGINT, signal_handler);

    // 子进程发送信号
    if (fork() == 0) {
        kill(getppid(), SIGINT);
        exit(0);
    }

    // 父进程处理信号
    pause();

    return 0;
}

void signal_handler(int signo) {
    printf("Received SIGINT signal\n");
}

共享内存

共享内存是一种 IPC 机制，允许多个进程访问同一块物理内存。这是一种高效的机制，因为它消除了数据复制的开销。

int main() {
    // 创建共享内存段
    int *shared_mem = (int *)mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);

    // 子进程写入共享内存
    if (fork() == 0) {
        *shared_mem = 42;
        exit(0);
    }

    // 父进程读取共享内存
    printf("Shared memory value: %d\n", *shared_mem);

    return 0;
}

套接字

套接字是一种 IPC 机制，允许进程通过网络进行通信。套接字可以是流套接字（允许双向通信）或数据报套接字（允许单向通信）。

int main() {
    // 创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    // 绑定套接字到地址
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(8080);
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

    // 监听套接字
    listen(sockfd, 5);

    // 接受连接
    int newsockfd = accept(sockfd, NULL, NULL);

    // 发送数据
    const char *msg = "Hello from server";
    send(newsockfd, msg, strlen(msg), 0);

    // 关闭套接字
    close(sockfd);
    close(newsockfd);

    return 0;
}