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Linux下的软件编程——IPC机制（信号和共享内存）

news 2025/8/20 9:58:22

信号

1.信号：

实现进程间的通知机制

实现进程间的异步通信

软中断

异步通信：接收方不知道什么时候发送方会发送数据

1.系统支持的信号

kill -l

2）SIGINT:ctrl+c 让一个进程被打断

3）SIGQUIT:ctrl+\ 让一个进程结束

9）SIGKILL：强制让一个进程结束

11）SIGSEGV：让一个进程结束（段错误）

13）SIGPIPE：让一个进程结束（管道破裂）

14）SIGALRM：让一个进程结束（定时时间到达）

17）SIGCHLD：子进程结束时发送给父进程

18）SIGCONT：让停止态的进程继续执行

19）SIGSTOP：让运行态的进程进入暂停态（暂停）强制停止

20）SIGTSTP：ctrl + z 让进程进入暂停态，后台进程，来自终端的停止信号

10）SIGUSR1 12）SIGUSR2 用户可自定义的信号

9）SIGKILL 19）SIGSTOP 管理员信号：只能按照默认方式处理，不能被忽略和捕获

2.信号处理流程

当进程收到一个信号，会打断该进程正在执行的任务，处理信号产生的事件；

当该事件处理完时，进程又从原来的位置继续执行

signal：注册一个信号

typedef void （*sighandler_t）（int）

sighandler_t signal（int signum，sighandler_t handler）

（1）功能：设置信号的处理方式（注册一个信号）

（2）参数：signum：要处理的信号的编号

handler：SIG_IGN:以忽略方式处理该信号（不处理）

SIG_DFL:以缺省的方式处理（系统默认方式）

函数的地址：以捕获方式处理（自定义）

（3）返回值：失败：NULL 自定义方式：返回自定义的函数入口

void（*sighandler_t）（int signum）

sighandler_t：执行信号任务处理函数的入口

参数：signum：触发该任务函数的信号

注意：1.若信号不被注册，则按照默认方式处理

2.信号只需注册一次即可

3.每次信号的到来都会触发一次信号任务处理函数

4.信号尽可能早注册

#include <stdio.h>
#include <signal.h>void handler(int signum)
{printf("%d signal comming\n", signum);
}int main(int argc, const char *argv[])
{signal(SIGINT, SIG_IGN);
//	signal(SIGINT, SIG_DFL);//	signal(SIGKILL, handler);while (1){printf("hello world\n");sleep(1);}return 0;
}

3.发送信号

1）kill命令

2）kill（）

int kill（pid_t pid，int sig）

（1）功能：给指定的进程发送一个信号

（2）参数：pid：接收信号的进程PID

sig：信号的编号

（3）返回值：成功：0 失败：-1

void handler(int signum)
{int i = 3;while(i--){printf("Son is doing homework\n");sleep(1);}
//	kill(getppid(), SIGUSR2);exit(0);
}void handler2(int signum)
{printf("%d signal is comming\n", signum);wait(NULL);exit(0);
}int main(int argc, const char *argv[])
{pid_t pid = fork();if (pid > 0){signal(SIGCHLD, handler2);int i = 8;while (i--){printf("Father is working\n");sleep(1);}kill(pid, SIGUSR1);while (1){printf("xxxxxxxxxxxx\n");sleep(1);}}else if (0 == pid){signal(SIGUSR1, handler);while (1){printf("Son is playing games\n");sleep(1);}}else {perror("fork error");}return 0;
}

3）子进程结束时，会发送SIGCHLD信号给父进程

子进程空间异步回收：通过子进程发送的SIGCHLD信号实现

4）int raise（int sig）

给自己所在进程发送信号

5）unsigned int alarm（unsigned int seconds）

（1）功能：设置一个闹钟，当闹钟时间到达时，向自己所在的进程发送一个SIGALRM的信号

（2）参数：seconds：设置的闹钟的定时时间

（3）返回值：成功返回上次设定剩余的时间上次未设定则返回0

#include "head.h"void handler(int signum)
{printf("%d signal comming\n", signum);alarm(5);
}int main(int argc, const char *argv[])
{signal(SIGALRM, handler);unsigned int cnt = alarm(5);while (1){printf("hello world\n");sleep(1);}return 0;
}

6）pause（）

功能：让进程挂起（进入到睡眠状态）

#include "head.h"void handler(int signo)
{}int main(int argc, const char *argv[])
{signal(SIGINT, handler);pause();while (1){printf("hello world\n");sleep(1);}return 0;
}

注意：1.pause可以被一个信号唤醒

2.这个信号必须要被捕获

4.共享内存

共享内存：进程间效率最高的通信方式

1）通信原理

使用内核空间中的内存区域共享数据

使用内存映射技术，减少的数据的反复拷贝，提高了通信效率

2）共享内存操作流程

IPC对象

1*创建一个IPC key：

key_t ftok（const char *pathname，int proj_id）

（1）功能：创建一个IPC key

（2）参数：pathname：路径

proj_id：工程ID

注意：两个进程创建KEY时必须使用相同的参数

（3）返回值：成功：IPC key 失败：-1

2*创建共享内存

int shmget（key_t key，size_t size，int shmflg）

（1）功能：创建一个共享内存

（2）参数：key：IPC key

size：共享内存大小

会被扩展成PAGE_SIZE（4096字节）的整数倍

shmflg：IPC_CREAT | 0664

（3）返回值：成功：返回一个共享内存ID 失败：返回-1

3*建立共享内存段和用户空间的内存映射

void *shmat（int shmid，const void *shmaddr，int shmflg）

（1）功能：建立共享内存内存映射

（2）参数：shmid：共享内存大小

shmaddr：映射的用户空间首地址

NULL：让操作系统分配

shmflg：SHM_RDONLY 只读

！SHM_RDONLY 读写

（3）返回值：成功：映射空间首地址失败：（void*）-1

4*想共享内存写入数据——>通过用户空间的首地址

5*解除映射关系

int shmdt（const void*shmaddr）

（1）功能：解除内存映射关系

（2）参数：shmaddr：要接触的用户空间首地址

（3）返回值：成功：0 失败：-1

6*删除共享内存

int shmctl（int shmid，int cmd，struct shmid_ds *buf）

（1）功能：操作共享内存

（2）参数：shmid：要操作的共享内存id

cmd：要执行的操作指令

IPC_PMID 删除操作

buf：设置的参数

ipcs -a 查看内核中的IPC对象

ipcrm -s 删除信号量集

ipcrm -m 删除共享内存

ipcrm -m shmid

ipcrm -M shmkey

发送

int main(int argc, const char *argv[])
{//ftok();//shmget();//shmat();//p-->//shmdt();//shmctl();key_t key = ftok(".", '!');if (key < 0){perror("ftok error");return -1;}printf("key = %x\n", key);int shmid = shmget(key, 4096,IPC_CREAT|0664);if (shmid < 0){perror("shmget error");return -1;}printf("shmid = %d\n", shmid);void *pmem = shmat(shmid, NULL, !SHM_RDONLY);if ((void *)-1 == pmem){perror("shmat error");return -1;}//*((int *)pmem) = 10;strcpy((char *)pmem, "hello");shmdt(pmem);//shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);return 0;
}

接收

int main(int argc, const char *argv[])
{//ftok();//shmget();//shmat();//p-->//shmdt();//shmctl();key_t key = ftok(".", '!');if (key < 0){perror("ftok error");return -1;}printf("key = %x\n", key);int shmid = shmget(key, 4096, IPC_CREAT|0664);if (shmid < 0){perror("shmget error");return -1;}printf("shmid = %d\n", shmid);void *pmem = shmat(shmid, NULL, !SHM_RDONLY);if ((void *)-1 == pmem){perror("shmat error");return -1;}printf("recv: %s\n", (char *)pmem);	shmdt(pmem);//shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);return 0;
}