Linux进程间通信：管道与信号机制 - 问答

在Linux操作系统中，进程间通信（IPC）是一种允许不同进程之间交换数据和信息的机制。管道和信号是两种常见的IPC方法。

管道

管道是一种半双工的通信方式，它允许一个进程将数据流式传输到另一个进程。管道通常用于具有亲缘关系的进程之间，例如父子进程。管道分为两种类型：

无名管道（Unnamed Pipe）：无名管道是一种临时性的管道，它在创建它的进程之间建立连接。无名管道的生命周期仅限于创建它的进程及其子进程。
有名管道（Named Pipe）：有名管道是一种持久性的管道，它在文件系统中有一个名称。任何进程都可以通过这个名称打开管道并与之通信。有名管道适用于无亲缘关系的进程之间的通信。

管道的基本操作

创建管道：使用pipe()系统调用创建一个无名管道。
读写数据：使用read()和write()系统调用从管道中读取数据和向管道中写入数据。
关闭管道：使用close()系统调用关闭管道。

信号

信号是一种异步的通信方式，它允许一个进程向另一个进程发送一个通知。信号通常用于处理系统事件，例如中断、终止等。进程可以自定义信号处理函数来响应特定的信号。

常见的信号

SIGINT：当用户按下Ctrl+C时，会向进程发送SIGINT信号。
SIGTERM：当进程收到SIGTERM信号时，通常会执行清理操作并终止。
SIGKILL：当进程收到SIGKILL信号时，会立即终止，无法被捕获或忽略。

信号的基本操作

发送信号：使用kill()系统调用向进程发送信号。
设置信号处理函数：使用signal()或sigaction()系统调用设置信号处理函数。
阻塞信号：使用sigprocmask()系统调用阻塞特定的信号。

示例

以下是一个简单的示例，演示了如何使用无名管道在父子进程之间进行通信：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

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

    // 创建管道
    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) {
        // 子进程
        close(pipefd[1]); // 关闭写端

        // 读取数据
        read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer));
        printf("Child received: %s\n", buffer);

        close(pipefd[0]);
    } else {
        // 父进程
        close(pipefd[0]); // 关闭读端

        // 写入数据
        const char *message = "Hello from parent!";
        write(pipefd[1], message, strlen(message) + 1);

        close(pipefd[1]);
    }

    return 0;
}

在这个示例中，父进程创建了一个无名管道，并创建了一个子进程。父进程向管道中写入一条消息，子进程从管道中读取该消息并打印出来。

通过这种方式，进程间可以实现简单的数据交换。信号机制则提供了一种异步的通知方式，用于处理系统事件或自定义事件。

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