C++在Linux下的进程间通信 - 问答

在Linux下，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方法：

管道（Pipe）：管道是一种半双工的通信方式，数据只能在一个方向上流动。在Linux中，可以使用pipe()系统调用创建一个管道。

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

int main() {
    int pipefd[2];
    pid_t pid;
    char buffer[128];

    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    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 *msg = "Hello from parent!";
        write(pipefd[1], msg, strlen(msg) + 1);
        close(pipefd[1]);
    } else { // 子进程
        close(pipefd[1]); // 关闭写端
        read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer));
        std::cout << "Message from child: " << buffer << std::endl;
        close(pipefd[0]);
    }

    return 0;
}

命名管道（Named Pipe）：命名管道是一种特殊类型的文件，可以在不相关的进程之间传递数据。在Linux中，可以使用mkfifo()系统调用创建一个命名管道。

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

int main() {
    const char *fifo_name = "my_fifo";
    mkfifo(fifo_name, 0666);

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

    const char *msg = "Hello from named pipe!";
    write(fd, msg, strlen(msg) + 1);

    char buffer[128];
    read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    std::cout << "Message received: " << buffer << std::endl;

    close(fd);
    unlink(fifo_name);

    return 0;
}

消息队列（Message Queue）：消息队列是一种允许进程发送和接收消息的数据结构。在Linux中，可以使用msgget()、msgsnd()和msgrcv()系统调用操作消息队列。

#include <iostream>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <cstring>

struct msg_buffer {
    long msg_type;
    char msg_text[100];
};

int main() {
    key_t key = ftok("msgqueue_example", 'A');
    int msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT);

    msg_buffer buffer;
    buffer.msg_type = 1;
    strcpy(buffer.msg_text, "Hello from message queue!");

    msgsnd(msgid, &buffer, sizeof(buffer.msg_text), 0);

    msgrcv(msgid, &buffer, sizeof(buffer.msg_text), 1, 0);
    std::cout << "Message received: " << buffer.msg_text << std::endl;

    msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

共享内存（Shared Memory）：共享内存是一种允许多个进程访问同一块内存区域的IPC方法。在Linux中，可以使用shmget()、shmat()和shmdt()系统调用操作共享内存。

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

int main() {
    key_t key = ftok("shared_memory_example", 'A');
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666 | IPC_CREAT);

    char *data = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (data == (char *)-1) {
        perror("shmat");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    strcpy(data, "Hello from shared memory!");

    std::cout << "Message received: " << data << std::endl;

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

    return 0;
}

信号量（Semaphore）：信号量是一种用于同步多个进程访问共享资源的机制。在Linux中，可以使用semget()、semop()和semctl()系统调用操作信号量。

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

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

int main() {
    key_t key = ftok("semaphore_example", 'A');
    int semid = semget(key, 1, 0666 | IPC_CREAT);

    union semun arg;
    arg.val = 1;
    semctl(semid, 0, SETVAL, arg);

    struct sembuf sb = {0, -1, SEM_UNDO};
    semop(semid, &sb, 1);

    std::cout << "Semaphore value: " << arg.val << std::endl;

    arg.val = 0;
    semctl(semid, 0, SETVAL, arg);

    sb.sem_op = 1;
    semop(semid, &sb, 1);

    semctl(semid, 0, IPC_RMID, arg);

    return 0;
}

套接字（Socket）：套接字是一种支持不同进程间通信的网络编程接口。在Linux中，可以使用socket()、bind()、listen()、accept()、connect()、send()和recv()等系统调用实现套接字通信。

这些IPC方法各有优缺点，可以根据实际需求选择合适的方法进行进程间通信。

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