Linux C++如何进行进程间通信

在Linux环境下，C++程序可以使用多种进程间通信（IPC）机制。以下是一些常用的IPC方法：

1. 管道（Pipes）:

   • 匿名管道（Anonymous Pipes）: 通常用于父子进程之间的通信。
   • 命名管道（Named Pipes, FIFOs）: 允许无亲缘关系的进程之间进行通信。

2. 消息队列（Message Queues）:

   • System V消息队列
   • POSIX消息队列

3. 共享内存（Shared Memory）:

   • System V共享内存
   • POSIX共享内存

4. 信号（Signals）:

   • 用于进程间的异步通知。

5. 信号量（Semaphores）:

   • 用于进程同步，控制对共享资源的访问。

6. 套接字（Sockets）:

   • 既可以用于本地进程间通信（如Unix Domain Sockets），也可以用于网络通信。

下面是一些简单的示例代码，展示了如何在C++中使用这些IPC机制：

匿名管道

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>

int main() {
    int pipefd[2];
    pid_t pid;
    char buffer[10];

    // 创建管道
    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 创建子进程
    pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (pid > 0) { // 父进程
        close(pipefd[0]); // 关闭读端
        write(pipefd[1], "Hello from parent!", 20);
        close(pipefd[1]); // 关闭写端
        wait(NULL); // 等待子进程结束
    } else { // 子进程
        close(pipefd[1]); // 关闭写端
        read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer));
        std::cout << "Child received: " << buffer << std::endl;
        close(pipefd[0]); // 关闭读端
    }

    return 0;
}

命名管道（FIFO）

#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>

int main() {
    const char* fifo = "/tmp/myfifo";
    mkfifo(fifo, 0666);

    int fd = open(fifo, O_WRONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    write(fd, "Hello from FIFO!", 20);
    close(fd);

    fd = open(fifo, O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    char buffer[10];
    read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    std::cout << "Read from FIFO: " << buffer << std::endl;
    close(fd);

    unlink(fifo); // 删除FIFO

    return 0;
}

共享内存（System V）

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
    key_t key = ftok("shmfile", 65);
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666|IPC_CREAT);
    char *str = (char*) shmat(shmid, (void*)0, 0);

    strcpy(str, "Hello shared memory!");
    std::cout << "Shared memory: " << str << std::endl;

    shmdt(str);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

POSIX共享内存

#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <sys/mman.h>

int main() {
    const char* name = "/my_shm";
    int shm_fd = shm_open(name, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
    ftruncate(shm_fd, sizeof(char) * 20);

    char* ptr = (char*) mmap(NULL, sizeof(char) * 20, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);
    strcpy(ptr, "Hello POSIX shared memory!");
    std::cout << "POSIX shared memory: " << ptr << std::endl;

    munmap(ptr, sizeof(char) * 20);
    shm_unlink(name);

    return 0;
}

在使用这些IPC机制时，需要注意同步和互斥的问题，以避免竞态条件和数据不一致的问题。此外，还需要处理错误情况，确保程序的健壮性。