嵌入式学习第二十四天！（进程间通信：消息队列、共享内存、信号灯）

本文主要是介绍嵌入式学习第二十四天！（进程间通信：消息队列、共享内存、信号灯），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

进程间的通信：

消息队列、共享内存、信号灯：

1. IPC对象：内存文件

1. ipcs：

查看系统中的消息队列，共享内存、信号灯的信息

2. ipcrm：

删除消息队列、共享内存、信号灯

ipcrm -Q/-M/-S key
ipcrm -q/-m/-s 消息对立ID/共享内存ID/信号灯ID

1. 消息队列：

1. 操作流程：

创建消息队列 -> 发送消息 -> 接收消息

2. 函数接口：

1. ftok：

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

功能：根据pathname和proj_id生成一个key_t类型的key值，将来可以创建消息队列、共享内存、信号灯

参数：

pathename：文件路径

proj_id：8位非0值

返回值：

成功返回key_t类型的IPC对象的key值
失败返回-1

2. msgsnd：

int msgget(key_t key, int msgflg);

功能：根据key值对象的IPC对象创建一个消息队列

参数：

key：IPC对象名字

msgflg：IPC_CREAT 对象不存在就创建

IPC_EXCL 对象存在报错

IPC_CREAT | 0664

返回值：

成功返回消息队列ID
失败返回-1

3. msgsnd：

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

功能：向消息队列中发送消息

参数：

msqid：消息队列的ID号

msgp：发送消息空间的首地址

struct msgbuf
{int mtypes;    /* message type, must be > 0 */char mtext[1]  /* message data */
};

msgz：发送消息内容的大小（不包含发送消息类型）

msgflg：属性，默认位0

返回值：

成功返回0
失败返回-1

4. msgrcv：

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

功能：从消息队列中接收消息

参数：

msqid：消息队列的ID号

msgp：存放接收到消息空间的首地址

msgsz：最多接收消息的空间大小

msgtype：想要接收消息的类型

msgflg：属性，默认为0

返回值：

成功返回实际接收的字节数
失败返回-1

5. msgctl：

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

功能：向消息队列发送一条cmd命令

参数：

msqid：消息队列的ID号

cmd：IPC_RMID 删除消息队列

buf：默认传NULL

练习：

利用消息队列实现clientA和clientB两个进程任务的全双工聊天功能

clientA.c

 #include "head.h"key_t key;
int msgid = 0;
pthread_t atob;
pthread_t btoa;struct msgbuf
{long mtype;char mtext[256];
};void *thread_atob(void *arg)
{struct msgbuf sndmsg;while(1){memset(&sndmsg, 0, sizeof(sndmsg));sndmsg.mtype = 100;gets(sndmsg.mtext);msgsnd(msgid, &sndmsg, sizeof(struct msgbuf)-sizeof(long), 0);if(strcmp(sndmsg.mtext, ".quit") == 0){break;}}pthread_cancel(atob);return NULL;}void *thread_btoa(void *arg)
{struct msgbuf recmsg;while(1){memset(&recmsg, 0, sizeof(recmsg));msgrcv(msgid, &recmsg, sizeof(recmsg)-sizeof(long), 200, 0);printf("RECV:%s\n", recmsg.mtext);if(strcmp(recmsg.mtext, ".quit") == 0){break;}}pthread_cancel(btoa);return NULL;
}int main(void)
{pthread_create(&atob, NULL, thread_atob, NULL);pthread_create(&btoa, NULL, thread_btoa, NULL);key = ftok(".", 'a');if(key == -1){perror("fail to ftok");return -1;}msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0664);if(msgid == -1){perror("fail to msgget");return -1;}pthread_join(atob, NULL);pthread_join(btoa, NULL);msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);return 0;
}

clientB.c

#include "head.h"key_t key;
int msgid = 0;
pthread_t atob;
pthread_t btoa;struct msgbuf
{long mtype;char mtext[256];
};void *thread_btoa(void *arg)
{struct msgbuf sndmsg;while(1){memset(&sndmsg, 0, sizeof(sndmsg));sndmsg.mtype = 200;gets(sndmsg.mtext);msgsnd(msgid, &sndmsg, sizeof(struct msgbuf)-sizeof(long), 0);if(strcmp(sndmsg.mtext, ".quit") == 0){break;}}pthread_cancel(btoa);return NULL;
}void *thread_atob(void *arg)
{struct msgbuf recmsg;while(1){memset(&recmsg, 0, sizeof(recmsg));msgrcv(msgid, &recmsg, sizeof(recmsg)-sizeof(long), 100, 0);printf("RECV:%s\n", recmsg.mtext);if(strcmp(recmsg.mtext, ".quit") == 0){break;}}pthread_cancel(atob);return NULL;
}int main(void)
{pthread_create(&atob, NULL, thread_atob, NULL);pthread_create(&btoa, NULL, thread_btoa, NULL);key = ftok(".", 'a');if(key == -1){perror("fail to ftok");return -1;}msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0664);if(msgid == -1){perror("fail to msgget");return -1;}pthread_join(atob, NULL);pthread_join(btoa, NULL);msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);return 0;
}

2. 共享内存：

进程间通信最高效的形式

1. 操作方式：

创建共享内存 -> 映射到共享内存中 -> 共享内存操作 -> 解除映射 -> 删除共享内存

2. 函数接口：

1. ftok：

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

功能：根据pathname和proj_id生成一个key_t类型的key值，将来可以创建消息队列、共享内存、信号灯

参数：

pathename：文件路径

proj_id：8位非0值

返回值：

成功返回key_t类型的IPC对象的key值
失败返回-1

2. shmget：

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

功能：创建一个共享内存

参数：

key：IPC对象名称

size：共享内存的大小

shmflg：

IPC_CREAT

IPC_EXCL

返回值：

成功返回共享内存ID
失败返回-1

3. shmat

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

功能：将一个地址映射到共享内存中

参数：

shmid：共享内存ID号

shmaddr：

NULL：让系统选择一个合适的地址映射

不为NULL：shmflg设定SHM_RND选择离给定地址最近的能够映射的地址进行映射，否则传递地址为4K的整数倍

4. shmdt：

int shmdt(const void *shmaddr);

功能：解除映射

参数：

shmaddr：映射的地址

返回值：

成功返回0
失败返回-1

5. shmctl：

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

功能：向共享内存发送命令

参数：

shmid：共享内存ID号

cmd：IPC_RMID 删除共享内存

buf：NULL

返回值：

成功返回0
失败返回-1

练习：

编写2个进程任务，write.c负责从终端接收字符串写入共享内存中，read.c负责将共享内存中的数据打印在终端

write.c

#include "head.h"int main(void)
{key_t key;int shmid;char *pshm = NULL;key = ftok(".", 'a');if(key == -1){perror("fail to ftok");return -1;}shmid = shmget(key, 4096, IPC_CREAT | 0664);if(shmid == -1){perror("fail to shmget");return -1;}pshm = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);if(pshm == NULL){perror("fail to shmat");return -1;}while(1){gets(pshm);if(!strcmp(pshm, ".quit")){shmdt(pshm);break;}}shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);return 0;
}

#include "head.h"int main(void)
{key_t key;int shmid;char *pshm = NULL;char *ptmp = NULL;key = ftok(".", 'a');if(key == -1){perror("fail to ftok");return -1;}shmid = shmget(key, 4096, IPC_CREAT | 0664);if(shmid == -1){perror("fail to shmget");return -1;}pshm = shmat(shmid, NULL, 0);ptmp = malloc(4096);	strcpy(ptmp, pshm);while(1){if (strcmp(pshm, ptmp) == 0){continue;}else{printf("%s\n", pshm);strcpy(ptmp, pshm);}if(!strcmp(pshm, ".quit")){free(ptmp);shmdt(pshm);break;}}shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);return 0;
}