Linux进程间通信---使用【共享内存+信号量+消息队列】的组合来实现服务器进程与客户进程间的通信

IPC结合实现进程间通信实例

下面将使用【共享内存+信号量+消息队列】的组合来实现服务器进程与客户进程间的通信。

共享内存用来传递数据；
信号量用来同步；
消息队列用来在客户端修改了共享内存后通知服务器读取。

server.c：服务端接收信息

#include <sys/ipc.h>    // 包含进程间通信相关的头文件
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>// 定义消息队列中的消息结构
struct msgbuf {long mtype; // 消息类型char mtext;  // 消息文本
};// 定义信号量联合体，用于semctl函数
union semun {int val;            // 用于SETVAL命令struct semid_ds *buf; // 用于IPC_STAT和IPC_SET命令
};// 删除IPC资源的函数
void delet_IPC(int msgid, char *shm, int shmid, int semid) {shmdt(shm);// 断开共享内存 // 删除共享内存if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1){perror("Failed to delete shared memory");}// 删除消息队列if (msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL) == -1){perror("Failed to delete message queue");}// 删除信号量集if (semctl(semid, 0, IPC_RMID) == -1){perror("Failed to delete semaphore");}
}// P操作：等待信号量
void p_handler(int semid) {struct sembuf set;set.sem_num = 0;set.sem_op = -1; // 执行P操作set.sem_flg = SEM_UNDO;semop(semid, &set, 1);
}// V操作：释放信号量
void v_handler(int semid) {struct sembuf set;set.sem_num = 0;set.sem_op = 1; // 执行V操作set.sem_flg = SEM_UNDO;semop(semid, &set, 1);
}int main() {key_t key;              // 用于ftok的键char *shm;               // 共享内存的指针int flag = 1;           // 控制循环的标记int msgid, shmid, semid; // 消息队列、共享内存和信号量的IDstruct msgbuf rcvmsg;   // 定义接收消息的缓冲区union semun initsem;	// 定义信号量的初始化联合体// 获取或创建key    if ((key = ftok(".", 'a')) == -1){perror("ftok failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 创建或获取消息队列if ((msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666)) == -1) {perror("msgget failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 创建或获取共享内存if ((shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT | 0666)) == -1) {perror("shmget failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 挂载共享内存 if ((shm = (char *)shmat(shmid, 0, 0)) == (void *)(-1)) {perror("shmat failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 创建或获取信号量集if ((semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666)) == -1) {perror("semget failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 初始化信号量的值为1initsem.val = 1;if (semctl(semid, 0, SETVAL, initsem) == -1) {perror("semctl SETVAL failed");}while (flag) {// 接收消息msgrcv(msgid, &rcvmsg, sizeof(struct msgbuf), 888, 0);// 根据消息内容执行不同的操作switch (rcvmsg.mtext) {case 'r': // 读操作printf("read: ");p_handler(semid); // 执行P操作printf("%s\n", shm); // 打印共享内存中的内容v_handler(semid); // 执行V操作break;case 'q': // 退出操作printf("quit\n");// 删除所有IPC资源delet_IPC(msgid, shm, shmid, semid);flag = 0; // 设置退出标志break;}}return 0;
}

client.c客户端发送消息

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>struct msgbuf {long mtype; // 消息类型char mtext; // 消息文本
};// P操作：等待信号量，直到信号量的值大于0，然后将其减1
void p_handler(int semid) {struct sembuf set;set.sem_num = 0;set.sem_op = -1;set.sem_flg = SEM_UNDO;semop(semid, &set, 1);
}// V操作：释放信号量，将其值加1，并可能唤醒等待该信号量的其他进程
void v_handler(int semid) {struct sembuf set;set.sem_num = 0;set.sem_op = 1;set.sem_flg = SEM_UNDO;if (semop(semid, &set, 1) == -1){perror("V operation failed");}
}int main() {key_t key;char *shm;char str[128];int flag = 1;int msgid, shmid, semid;struct msgbuf readmsg;// 创建或获取IPC的键if ((key = ftok(".", 'a')) < 0){perror("ftok failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 获取消息队列IDif ((msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT)) == -1){perror("msgget failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 获取共享内存IDif ((shmid = shmget(key, 1024, 0666 | IPC_CREAT)) == -1){perror("shmget failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 将共享内存附加到当前进程的地址空间shm = (char *)shmat(shmid, 0, 0);if (shm == (char *)(-1)){perror("shmat failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 获取信号量IDif ((semid = semget(key, 0, 0666 | IPC_CREAT)) == -1){perror("semget failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 打印菜单printf("---------------------------------------\n");printf("--                IPC                --\n");printf("--  input w :write data send client  --\n");printf("--  input q :quit procedure          --\n");printf("---------------------------------------\n");// 主循环while (flag) {char c;printf("input:");scanf("%c", &c); // 读取用户输入switch (c) {// 写操作case 'w':getchar(); // 消耗掉scanf后的换行符p_handler(semid); // 执行P操作memset(str, 0, sizeof(str)); // 清空字符串printf("write:\n");// 读取用户输入的字符串fgets(str, sizeof(str), stdin); // 使用fgets代替gets以避免缓冲区溢出strcpy(shm, str); // 将用户输入的字符串复制到共享内存v_handler(semid); // 执行V操作// 发送消息给读者，告知有新数据写入共享内存readmsg.mtype = 888;readmsg.mtext = 'r';msgsnd(msgid, &readmsg, sizeof(struct msgbuf), 0);break;// 退出操作case 'q':printf("quit\n");// 清除输入缓冲区直到遇到换行符或文件结束符while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);// 发送退出消息readmsg.mtype = 888;readmsg.mtext = 'q';msgsnd(msgid, &readmsg, sizeof(struct msgbuf), 0);flag = 0; // 设置退出标志break;// 输入错误处理default:printf("%c input error\n", c);// 清除输入缓冲区while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);break;}}return 0;
}