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Linux C++中如何实现进程间通信

小樊
40
2025-05-04 07:50:53
栏目: 编程语言

在Linux环境下,C++可以通过多种方式实现进程间通信(IPC)。以下是一些常见的IPC机制:

  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. 信号(Signals):

    • 用于通知接收进程某个事件已经发生。
  3. 消息队列(Message Queues):

    • 允许进程发送和接收消息。
  4. 共享内存(Shared Memory):

    • 多个进程可以映射同一段物理内存,实现高效的数据交换。
  5. 信号量(Semaphores):

    • 用于进程同步,控制多个进程对共享资源的访问。
  6. 套接字(Sockets):

    • 既可以用于同一台机器上的进程间通信,也可以用于不同机器之间的通信。

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:

匿名管道示例(父子进程通信)

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

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

    // 创建匿名管道
    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
        const char* message = "Hello from parent!";
        write(pipefd[1], message, strlen(message) + 1); // 写入数据
        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)); // 读取数据
        std::cout << "Child received: " << buffer << std::endl;
        close(pipefd[0]); // 关闭读端
    }

    return 0;
}

命名管道示例(无亲缘关系进程通信)

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

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

    int fd = open(fifo, O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    const char* message = "Hello from FIFO!";
    write(fd, message, strlen(message) + 1);

    char buffer[10];
    read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    std::cout << "Received: " << buffer << std::endl;

    close(fd);
    unlink(fifo);

    return 0;
}

共享内存示例

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

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;
}

请注意,这些示例仅用于演示目的,实际应用中可能需要更复杂的错误处理和同步机制。在使用共享内存时,通常需要结合信号量来避免竞态条件。在使用套接字进行IPC时,可以使用UNIX域套接字,它提供了类似于TCP/IP套接字的接口,但是用于本地进程间通信。

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