本教程操作环境：windows7系统、dell g3电脑。
进程间的五种通信方式：
一、管道管道，通常指无名管道，是 unix 系统ipc最古老的形式。
1、特点：它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
2、原型：1 #include <unistd.h>2 int pipe(int fd[2]); // 返回值：若成功返回0，失败返回-1
当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开。如下图：
要关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可。
3、例子单个进程中的管道几乎没有任何用处。所以，通常调用 pipe 的进程接着调用 fork，这样就创建了父进程与子进程之间的 ipc 通道。如下图所示：
若要数据流从父进程流向子进程，则关闭父进程的读端（fd[0]）与子进程的写端（fd[1]）；反之，则可以使数据流从子进程流向父进程。
1 #include<stdio.h> 2 #include<unistd.h> 3 4 int main() 5 { 6 int fd[2]; // 两个文件描述符 7 pid_t pid; 8 char buff[20]; 9 10 if(pipe(fd) < 0) // 创建管道11 printf("create pipe error!\n");12 13 if((pid = fork()) < 0) // 创建子进程14 printf("fork error!\n");15 else if(pid > 0) // 父进程16 {17 close(fd[0]); // 关闭读端18 write(fd[1], hello world\n, 12);19 }20 else21 {22 close(fd[1]); // 关闭写端23 read(fd[0], buff, 20);24 printf(%s, buff);25 }26 27 return 0;28 }
二、fifofifo，也称为命名管道，它是一种文件类型。
1、特点fifo可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
fifo有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。
2、原型1 #include <sys/stat.h>2 // 返回值：成功返回0，出错返回-13 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
其中的 mode 参数与open函数中的 mode 相同。一旦创建了一个 fifo，就可以用一般的文件i/o函数操作它。
当 open 一个fifo时，是否设置非阻塞标志（o_nonblock）的区别：
若没有指定o_nonblock（默认），只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 fifo。类似的，只写 open 要阻塞到某个其他进程为读而打开它。
若指定了o_nonblock，则只读 open 立即返回。而只写 open 将出错返回 -1 如果没有进程已经为读而打开该 fifo，其errno置enxio。
3、例子fifo的通信方式类似于在进程中使用文件来传输数据，只不过fifo类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时，fifo管道中同时清除数据，并且“先进先出”。下面的例子演示了使用 fifo 进行 ipc 的过程：
write_fifo.c
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> // exit 3 #include<fcntl.h> // o_wronly 4 #include<sys/stat.h> 5 #include<time.h> // time 6 7 int main() 8 { 9 int fd;10 int n, i;11 char buf[1024];12 time_t tp;13 14 printf(i am %d process.\n, getpid()); // 说明进程id15 16 if((fd = open(fifo1, o_wronly)) < 0) // 以写打开一个fifo 17 {18 perror(open fifo failed);19 exit(1);20 }21 22 for(i=0; i<10; ++i)23 {24 time(&tp); // 取系统当前时间25 n=sprintf(buf,process %d's time is %s,getpid(),ctime(&tp));26 printf(send message: %s, buf); // 打印27 if(write(fd, buf, n+1) 0，返回队列中消息类型为 type 的第一个消息；type < 0，返回队列中消息类型值小于或等于 type 绝对值的消息，如果有多个，则取类型值最小的消息。可以看出，type值非 0 时用于以非先进先出次序读消息。也可以把 type 看做优先级的权值。（其他的参数解释，请自行google之）
3、例子下面写了一个简单的使用消息队列进行ipc的例子，服务端程序一直在等待特定类型的消息，当收到该类型的消息以后，发送另一种特定类型的消息作为反馈，客户端读取该反馈并打印出来。
msg_server.c
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <sys/msg.h> 4 5 // 用于创建一个唯一的key 6 #define msg_file /etc/passwd 7 8 // 消息结构 9 struct msg_form {10 long mtype;11 char mtext[256];12 };13 14 int main()15 {16 int msqid;17 key_t key;18 struct msg_form msg;19 20 // 获取key值21 if((key = ftok(msg_file,'z')) 0，表示进程释放相应的资源数，将 sem_op 的值加到信号量的值上。如果有进程正在休眠等待此信号量，则换行它们。
若sem_op < 0，请求 sem_op 的绝对值的资源。
如果相应的资源数可以满足请求，则将该信号量的值减去sem_op的绝对值，函数成功返回。当相应的资源数不能满足请求时，这个操作与sem_flg有关。sem_flg 指定ipc_nowait，则semop函数出错返回eagain。sem_flg 没有指定ipc_nowait，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生：当相应的资源数可以满足请求，此信号量的semncnt值减1，该信号量的值减去sem_op的绝对值。成功返回；此信号量被删除，函数smeop出错返回eidrm；进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，此情况下将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回eintr若sem_op == 0，进程阻塞直到信号量的相应值为0：
当信号量已经为0，函数立即返回。如果信号量的值不为0，则依据sem_flg决定函数动作：sem_flg指定ipc_nowait，则出错返回eagain。sem_flg没有指定ipc_nowait，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生：信号量值为0，将信号量的semzcnt的值减1，函数semop成功返回；此信号量被删除，函数smeop出错返回eidrm；进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，在此情况将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回eintr在semctl函数中的命令有多种，这里就说两个常用的：
setval：用于初始化信号量为一个已知的值。所需要的值作为联合semun的val成员来传递。在信号量第一次使用之前需要设置信号量。ipc_rmid：删除一个信号量集合。如果不删除信号量，它将继续在系统中存在，即使程序已经退出，它可能在你下次运行此程序时引发问题，而且信号量是一种有限的资源。3、例子 1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<sys/sem.h> 4 5 // 联合体，用于semctl初始化 6 union semun 7 { 8 int val; /*for setval*/ 9 struct semid_ds *buf; 10 unsigned short *array; 11 }; 12 13 // 初始化信号量 14 int init_sem(int sem_id, int value) 15 { 16 union semun tmp; 17 tmp.val = value; 18 if(semctl(sem_id, 0, setval, tmp) == -1) 19 { 20 perror(init semaphore error); 21 return -1; 22 } 23 return 0; 24 } 25 26 // p操作: 27 // 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 28 // 若信号量值为0，进程挂起等待 29 int sem_p(int sem_id) 30 { 31 struct sembuf sbuf; 32 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 33 sbuf.sem_op = -1; /*p操作*/ 34 sbuf.sem_flg = sem_undo; 35 36 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 37 { 38 perror(p operation error); 39 return -1; 40 } 41 return 0; 42 } 43 44 // v操作： 45 // 释放资源并将信号量值+1 46 // 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们 47 int sem_v(int sem_id) 48 { 49 struct sembuf sbuf; 50 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 51 sbuf.sem_op = 1; /*v操作*/ 52 sbuf.sem_flg = sem_undo; 53 54 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 55 { 56 perror(v operation error); 57 return -1; 58 } 59 return 0; 60 } 61 62 // 删除信号量集 63 int del_sem(int sem_id) 64 { 65 union semun tmp; 66 if(semctl(sem_id, 0, ipc_rmid, tmp) == -1) 67 { 68 perror(delete semaphore error); 69 return -1; 70 } 71 return 0; 72 } 73 74 75 int main() 76 { 77 int sem_id; // 信号量集id 78 key_t key; 79 pid_t pid; 80 81 // 获取key值 82 if((key = ftok(., 'z')) < 0) 83 { 84 perror("ftok error"); 85 exit(1); 86 } 87 88 // 创建信号量集，其中只有一个信号量 89 if((sem_id = semget(key, 1, ipc_creat|0666)) == -1) 90 { 91 perror("semget error"); 92 exit(1); 93 } 94 95 // 初始化：初值设为0资源被占用 96 init_sem(sem_id, 0); 97 98 if((pid = fork()) == -1) 99 perror("fork error");100 else if(pid == 0) /*子进程*/ 101 {102 sleep(2);103 printf("process child: pid=%d\n", getpid());104 sem_v(sem_id); /*释放资源*/105 }106 else /*父进程*/107 {108 sem_p(sem_id); /*等待资源*/109 printf("process father: pid=%d\n", getpid());110 sem_v(sem_id); /*释放资源*/111 del_sem(sem_id); /*删除信号量集*/112 }113 return 0;114 }
上面的例子如果不加信号量，则父进程会先执行完毕。这里加了信号量让父进程等待子进程执行完以后再执行。
五、共享内存共享内存（shared memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。
1、特点共享内存是最快的一种 ipc，因为进程是直接对内存进行存取。
因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。
信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。
2、原型1 #include <sys/shm.h>2 // 创建或获取一个共享内存：成功返回共享内存id，失败返回-13 int shmget(key_t key, size_t size, int flag);4 // 连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-15 void *shmat(int shm_id, const void *addr, int flag);6 // 断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-17 int shmdt(void *addr); 8 // 控制共享内存的相关信息：成功返回0，失败返回-19 int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);
当用shmget函数创建一段共享内存时，必须指定其 size；而如果引用一个已存在的共享内存，则将 size 指定为0 。
当一段共享内存被创建以后，它并不能被任何进程访问。必须使用shmat函数连接该共享内存到当前进程的地址空间，连接成功后把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间，随后可像本地空间一样访问。
shmdt函数是用来断开shmat建立的连接的。注意，这并不是从系统中删除该共享内存，只是当前进程不能再访问该共享内存而已。
shmctl函数可以对共享内存执行多种操作，根据参数 cmd 执行相应的操作。常用的是ipc_rmid（从系统中删除该共享内存）。
3、例子下面这个例子，使用了【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
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<sys/shm.h> // shared memory 4 #include<sys/sem.h> // semaphore 5 #include<sys/msg.h> // message queue 6 #include<string.h> // memcpy 7 8 // 消息队列结构 9 struct msg_form { 10 long mtype; 11 char mtext; 12 }; 13 14 // 联合体，用于semctl初始化 15 union semun 16 { 17 int val; /*for setval*/ 18 struct semid_ds *buf; 19 unsigned short *array; 20 }; 21 22 // 初始化信号量 23 int init_sem(int sem_id, int value) 24 { 25 union semun tmp; 26 tmp.val = value; 27 if(semctl(sem_id, 0, setval, tmp) == -1) 28 { 29 perror(init semaphore error); 30 return -1; 31 } 32 return 0; 33 } 34 35 // p操作: 36 // 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 37 // 若信号量值为0，进程挂起等待 38 int sem_p(int sem_id) 39 { 40 struct sembuf sbuf; 41 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 42 sbuf.sem_op = -1; /*p操作*/ 43 sbuf.sem_flg = sem_undo; 44 45 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 46 { 47 perror(p operation error); 48 return -1; 49 } 50 return 0; 51 } 52 53 // v操作： 54 // 释放资源并将信号量值+1 55 // 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们 56 int sem_v(int sem_id) 57 { 58 struct sembuf sbuf; 59 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 60 sbuf.sem_op = 1; /*v操作*/ 61 sbuf.sem_flg = sem_undo; 62 63 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 64 { 65 perror(v operation error); 66 return -1; 67 } 68 return 0; 69 } 70 71 // 删除信号量集 72 int del_sem(int sem_id) 73 { 74 union semun tmp; 75 if(semctl(sem_id, 0, ipc_rmid, tmp) == -1) 76 { 77 perror(delete semaphore error); 78 return -1; 79 } 80 return 0; 81 } 82 83 // 创建一个信号量集 84 int creat_sem(key_t key) 85 { 86 int sem_id; 87 if((sem_id = semget(key, 1, ipc_creat|0666)) == -1) 88 { 89 perror(semget error); 90 exit(-1); 91 } 92 init_sem(sem_id, 1); /*初值设为1资源未占用*/ 93 return sem_id; 94 } 95 96 97 int main() 98 { 99 key_t key;100 int shmid, semid, msqid;101 char *shm;102 char data[] = this is server;103 struct shmid_ds buf1; /*用于删除共享内存*/104 struct msqid_ds buf2; /*用于删除消息队列*/105 struct msg_form msg; /*消息队列用于通知对方更新了共享内存*/106 107 // 获取key值108 if((key = ftok(., 'z')) < 0)109 {110 perror(ftok error);111 exit(1);112 }113 114 // 创建共享内存115 if((shmid = shmget(key, 1024, ipc_creat|0666)) == -1)116 {117 perror(create shared memory error);118 exit(1);119 }120 121 // 连接共享内存122 shm = (char*)shmat(shmid, 0, 0);123 if((int)shm == -1)124 {125 perror(attach shared memory error);126 exit(1);127 }128 129 130 // 创建消息队列131 if ((msqid = msgget(key, ipc_creat|0777)) == -1)132 {133 perror(msgget error);134 exit(1);135 }136 137 // 创建信号量138 semid = creat_sem(key);139 140 // 读数据141 while(1)142 {143 msgrcv(msqid, &msg, 1, 888, 0); /*读取类型为888的消息*/144 if(msg.mtext == 'q') /*quit - 跳出循环*/ 145 break;146 if(msg.mtext == 'r') /*read - 读共享内存*/147 {148 sem_p(semid);149 printf(%s\n,shm);150 sem_v(semid);151 }152 }153 154 // 断开连接155 shmdt(shm);156 157 /*删除共享内存、消息队列、信号量*/158 shmctl(shmid, ipc_rmid, &buf1);159 msgctl(msqid, ipc_rmid, &buf2);160 del_sem(semid);161 return 0;162 }
client.c
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<sys/shm.h> // shared memory 4 #include<sys/sem.h> // semaphore 5 #include<sys/msg.h> // message queue 6 #include<string.h> // memcpy 7 8 // 消息队列结构 9 struct msg_form { 10 long mtype; 11 char mtext; 12 }; 13 14 // 联合体，用于semctl初始化 15 union semun 16 { 17 int val; /*for setval*/ 18 struct semid_ds *buf; 19 unsigned short *array; 20 }; 21 22 // p操作: 23 // 若信号量值为1，获取资源并将信号量值-1 24 // 若信号量值为0，进程挂起等待 25 int sem_p(int sem_id) 26 { 27 struct sembuf sbuf; 28 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 29 sbuf.sem_op = -1; /*p操作*/ 30 sbuf.sem_flg = sem_undo; 31 32 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 33 { 34 perror(p operation error); 35 return -1; 36 } 37 return 0; 38 } 39 40 // v操作： 41 // 释放资源并将信号量值+1 42 // 如果有进程正在挂起等待，则唤醒它们 43 int sem_v(int sem_id) 44 { 45 struct sembuf sbuf; 46 sbuf.sem_num = 0; /*序号*/ 47 sbuf.sem_op = 1; /*v操作*/ 48 sbuf.sem_flg = sem_undo; 49 50 if(semop(sem_id, &sbuf, 1) == -1) 51 { 52 perror(v operation error); 53 return -1; 54 } 55 return 0; 56 } 57 58 59 int main() 60 { 61 key_t key; 62 int shmid, semid, msqid; 63 char *shm; 64 struct msg_form msg; 65 int flag = 1; /*while循环条件*/ 66 67 // 获取key值 68 if((key = ftok(., 'z')) < 0) 69 { 70 perror(ftok error); 71 exit(1); 72 } 73 74 // 获取共享内存 75 if((shmid = shmget(key, 1024, 0)) == -1) 76 { 77 perror(shmget error); 78 exit(1); 79 } 80 81 // 连接共享内存 82 shm = (char*)shmat(shmid, 0, 0); 83 if((int)shm == -1) 84 { 85 perror(attach shared memory error); 86 exit(1); 87 } 88 89 // 创建消息队列 90 if ((msqid = msgget(key, 0)) == -1) 91 { 92 perror(msgget error); 93 exit(1); 94 } 95 96 // 获取信号量 97 if((semid = semget(key, 0, 0)) == -1) 98 { 99 perror(semget error);100 exit(1);101 }102 103 // 写数据104 printf(***************************************\n);105 printf(* ipc *\n);106 printf(* input r to send data to server. *\n);107 printf(* input q to quit. *\n);108 printf(***************************************\n);109 110 while(flag)111 {112 char c;113 printf(please input command: );114 scanf(%c, &c);115 switch(c)116 {117 case 'r':118 printf(data to send: );119 sem_p(semid); /*访问资源*/120 scanf(%s, shm);121 sem_v(semid); /*释放资源*/122 /*清空标准输入缓冲区*/123 while((c=getchar())!='\n' && c!=eof);124 msg.mtype = 888; 125 msg.mtext = 'r'; /*发送消息通知服务器读数据*/126 msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);127 break;128 case 'q':129 msg.mtype = 888;130 msg.mtext = 'q';131 msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);132 flag = 0;133 break;134 default:135 printf(wrong input!\n);136 /*清空标准输入缓冲区*/137 while((c=getchar())!='\n' && c!=eof);138 }139 }140 141 // 断开连接142 shmdt(shm);143 144 return 0;145 }
注意：当scanf()输入字符或字符串时，缓冲区中遗留下了\n，所以每次输入操作后都需要清空标准输入的缓冲区。但是由于 gcc 编译器不支持fflush(stdin)（它只是标准c的扩展），所以我们使用了替代方案：
1 while((c=getchar())!='\n' && c!=eof);
五种通讯方式总结1.管道：速度慢，容量有限，只有父子进程能通讯
2.fifo：任何进程间都能通讯，但速度慢
3.消息队列：容量受到系统限制，且要注意第一次读的时候，要考虑上一次没有读完数据的问题
4.信号量：不能传递复杂消息，只能用来同步
5.共享内存区：能够很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一个进程在写的时候，另一个进程要注意读写的问题，相当于线程中的线程安全，当然，共享内存区同样可以用作线程间通讯，不过没这个必要，线程间本来就已经共享了同一进程内的一块内存
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以上就是进程间的五种通信方式是什么的详细内容。