Linux系统中C++如何实现进程间通信

在Linux系统中，C++可以通过多种方式实现进程间通信（IPC）。以下是一些常用的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数据块。

4. 共享内存（Shared Memory）:

   • 多个进程可以映射到同一块物理内存地址，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）:

   • 支持不同机器间的进程通信，也适用于同一台机器上的进程。

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：

1. 匿名管道（Anonymous Pipes）示例：

#include <unistd.h>
#include <iostream>

int main() {
    int pipefd[2];
    char buffer[256];

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

    // 父进程关闭写端，读端留给子进程
    close(pipefd[1]);

    // 子进程关闭读端，写端留给父进程
    close(pipefd[0]);

    // 子进程向管道写入数据
    const char* message = "Hello from child!";
    write(pipefd[1], message, strlen(message) + 1);

    // 父进程从管道读取数据
    read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer));
    std::cout << "Parent received: " << buffer << std::endl;

    // 关闭管道
    close(pipefd[0]);
    close(pipefd[1]);

    return EXIT_SUCCESS;
}

2. 共享内存示例：

#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);

    if (str == (char*)(-1)) {
        perror("shmat");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    strcpy(str, "Hello World");
    std::cout << "String in memory: " << str << std::endl;

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

    return EXIT_SUCCESS;
}

3. 信号量示例：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <iostream>

union semun {
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *array;
};

int main() {
    key_t key = ftok("semfile", 65);
    int semid = semget(key, 1, 0666|IPC_CREAT);

    union semun arg;
    arg.val = 1; // 初始化信号量为1
    semctl(semid, 0, SETVAL, arg);

    // 使用信号量进行P操作（等待）
    struct sembuf sb = {0, -1, SEM_UNDO};
    semop(semid, &sb, 1);

    std::cout << "Semaphore value after P operation: " << semctl(semid, 0, GETVAL, arg) << std::endl;

    // 使用信号量进行V操作（释放）
    sb.sem_op = 1;
    semop(semid, &sb, 1);

    std::cout << "Semaphore value after V operation: " << semctl(semid, 0, GETVAL, arg) << std::endl;

    semctl(semid, 0, IPC_RMID);

    return EXIT_SUCCESS;
}

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。在使用这些IPC机制时，还需要确保正确地处理权限和安全性问题。