10.09
注意：這個(gè)是Linux高級(jí)編程的簡(jiǎn)明教程，是Linux應(yīng)用程序的開發(fā)，而不是底層程序的開發(fā)。

內(nèi)容是關(guān)于操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)編程的嗎？

Linux簡(jiǎn)明系統(tǒng)編程

• 〇、課程思維導(dǎo)圖
• 〇、會(huì)用到的頭文件
• 〇、視頻課+參考筆記
• 一、任務(wù)、程序、進(jìn)程、線程概念和區(qū)別
• • 第1節(jié)課：程序進(jìn)程線程概念、進(jìn)程ID號(hào)
  • • 1.程序、進(jìn)程、線程的概念
    • 2.進(jìn)程號(hào)pid
    • 3.查看進(jìn)程號(hào)的兩個(gè)函數(shù)：getpid() 和 getppid()
    • 4.顯示進(jìn)程樹：pstree -p
    • • systemd(1)：進(jìn)程號(hào)為1，它是所有進(jìn)程的父進(jìn)程
• 二、進(jìn)程及多進(jìn)程編程
• • 第2、3節(jié)課：進(jìn)程創(chuàng)建函數(shù)fork()
  • • fork函數(shù)之后父子進(jìn)程誰先執(zhí)行？
    • 子進(jìn)程和父進(jìn)程之間是相互獨(dú)立的，互不干擾
  • 第4節(jié)課：監(jiān)控子進(jìn)程函數(shù)wait()
• 三、線程及多線程編程
• • 第5節(jié)課：創(chuàng)建線程函數(shù)pthread_create()
  • 第6節(jié)課：多線程及線程間數(shù)據(jù)共享
• 四、任務(wù)間通信與同步（7種方式）
• • ☆☆☆①任務(wù)間的通信 之 管道pipe
  • 第7、8、9、10節(jié)課：無名管道、測(cè)試無名管道大小、練習(xí)、兩條管道雙向傳輸
  • • 7.無名管道
    • 8.如何測(cè)試無名管道大小？
    • 9.練習(xí)：子進(jìn)程通過鍵盤輸入內(nèi)容并寫入管道，父進(jìn)程讀取管道里的內(nèi)容并打印
    • 10.兩條管道雙向傳輸
  • 第11節(jié)課：有名管道（命名管道）---mkfifo函數(shù)
  • ☆☆☆②任務(wù)間的通信 之 共享內(nèi)存 shared memory
  • 第12節(jié)課：共享內(nèi)存 shared memory
  • 第13節(jié)課：非親緣關(guān)系進(jìn)程通過共享內(nèi)存通信
  • ☆☆☆③任務(wù)間的通信 之 消息隊(duì)列message queue
  • 第14節(jié)課：消息隊(duì)列message queue
  • 第15節(jié)課：非親緣關(guān)系進(jìn)程通過消息隊(duì)列通信
  • • 補(bǔ)充：創(chuàng)建鍵值key的函數(shù)：ftok()函數(shù)
  • ☆☆☆④任務(wù)間的同步 之 信號(hào)量semaphore
  • 第16節(jié)課：無名信號(hào)量
  • 第17節(jié)課：命名信號(hào)量
  • 第18節(jié)課：線程間信號(hào)量同步
  • ☆☆☆⑤任務(wù)間的同步 之 互斥鎖mutex
  • 第19節(jié)課：互斥鎖（常用在線程間的同步）
  • ☆☆☆⑥內(nèi)核和應(yīng)用進(jìn)程間/進(jìn)程和進(jìn)程間 傳遞的控制命令 之 信號(hào)signal
  • 第20節(jié)課：信號(hào)signal
  • ☆☆☆⑦socket套接字
• 五、Linux網(wǎng)絡(luò)編程

〇、課程思維導(dǎo)圖

〇、會(huì)用到的頭文件

#include<sys/types.h>//fork函數(shù)、wait函數(shù)、mkfifo函數(shù)（有名管道）、msgget函數(shù)（消息隊(duì)列）、kill函數(shù)（發(fā)送信號(hào)signal） #include<unistd.h>//fork函數(shù)、pipe函數(shù) #include<sys/stat.h>//mkfifo函數(shù)（有名管道）、sem_open函數(shù) #include<sys/wait.h>//wait函數(shù)、waitpid函數(shù) #include<pthread.h>//pthread_create函數(shù)（創(chuàng)建線程）、幾個(gè)互斥鎖函數(shù)pthread_mutex_init函數(shù)、pthread_mutex_lock函數(shù)、pthread_mutex_unlock函數(shù) #include<fcntl.h>//read、open、write、close文件、sem_open函數(shù) #include<sys/ipc.h>//shmget函數(shù) #include<sys/shm.h>//shmget函數(shù) #include<sys/ipc.h>//msgget函數(shù) #include<sys/msg.h>//msgget函數(shù) #include<semaphore.h>//sem_init函數(shù)、sem_wait函數(shù)、sem_post函數(shù)、sem_open函數(shù)、sem_close函數(shù) #include<sys/mman.h>//mmap函數(shù) #include<signal.h>//kill函數(shù)（發(fā)送信號(hào)signal）、signal函數(shù)（） #include<iostream> using namespace std;int main(){...return 0; }

〇、視頻課+參考筆記

視頻課就來自于嵌入式技術(shù)公開課公眾號(hào)的老師講的一個(gè)課程，名稱就叫Linux簡(jiǎn)明系統(tǒng)編程；
這個(gè)CSDN專欄寫的很好：linux系統(tǒng)編程。

一、任務(wù)、程序、進(jìn)程、線程概念和區(qū)別

第1節(jié)課：程序進(jìn)程線程概念、進(jìn)程ID號(hào)

1.程序、進(jìn)程、線程的概念

程序：

• 源代碼，指令，程序是靜態(tài)的概念，比如一個(gè)安裝包，就存放在電腦磁盤里，不進(jìn)行任何操作

進(jìn)程：

• 正在執(zhí)行的程序的實(shí)例，是程序的動(dòng)態(tài)的概念，比如qq和微信是兩個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程。進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀會(huì)帶來很大的資源消耗；每個(gè)進(jìn)程都有獨(dú)立的進(jìn)程號(hào)（相當(dāng)于一個(gè)編號(hào)，套接字Socket=（IP地址：端口號(hào)））
  進(jìn)程之間是相互獨(dú)立的。

線程：

• 線程從屬于進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，線程之間共享進(jìn)程的資源；

任務(wù)：

• 具體要做的事情。

2.進(jìn)程號(hào)pid

每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)進(jìn)程號(hào)，叫pid（process id），

man getpid //查詢手冊(cè)

3.查看進(jìn)程號(hào)的兩個(gè)函數(shù)：getpid() 和 getppid()

兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)都是空，返回值為pid_t類型。

4.顯示進(jìn)程樹：pstree -p

-p表示pid，即進(jìn)程號(hào)。

pstree -p

systemd(1)：進(jìn)程號(hào)為1，它是所有進(jìn)程的父進(jìn)程

systemd(1)：進(jìn)程號(hào)為1，它是所有進(jìn)程的父進(jìn)程

二、進(jìn)程及多進(jìn)程編程

第2、3節(jié)課：進(jìn)程創(chuàng)建函數(shù)fork()

fork()函數(shù)：返回值依然是pid_t類型。

man fork

通過復(fù)制當(dāng)前的進(jìn)程，創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程，新的進(jìn)程是當(dāng)前進(jìn)程的子進(jìn)程。

示例：

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std;int main(){pid_t pid;pid = fork();cout << "pid = " << pid << endl;cout << "hello, world" << endl;return 0; }

結(jié)果：

//父進(jìn)程返回的內(nèi)容： pid = 1200482 hello, world //子進(jìn)程返回的內(nèi)容： pid = 0 hello, world

解釋：

父進(jìn)程返回的是子進(jìn)程的PID，子進(jìn)程返回0；
所以說上面的1200482是新創(chuàng)建的子進(jìn)程的PID，這個(gè)信息是由父進(jìn)程來返回的。

程序修改一下：

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std;int main(){// pid_t pid;// pid = fork();// cout << "pid = " << pid << endl;// cout << "hello, world" << endl;pid_t pid1, pid2;pid1 = fork();pid2 = fork();cout << "pid1 = " << pid1 << "; pid2 = " << pid2 << endl;return 0; }

結(jié)果會(huì)是什么呢？

pid1 = 0; pid2 = 0 //進(jìn)程D（拷貝進(jìn)程B，所以和B的pid1相同） pid1 = 0; pid2 = 1204505 //進(jìn)程B pid1 = 1204503; pid2 = 1204504 //進(jìn)程A pid1 = 1204503; pid2 = 0 //進(jìn)程C（拷貝進(jìn)程A，所以和A的pid1相同）

進(jìn)程A的pid未知；進(jìn)程B的pid為1204503；
進(jìn)程C的pid為1204504；進(jìn)程D的pid為1204505；
解釋：

以下內(nèi)容參考鏈接：https://www.csdn.net/tags/OtDakg2sMTU0OTItYmxvZwO0O0OO0O0O.html
程序1：

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std;int main(){pid_t pid;pid = getpid();fork();cout << "pid = " << pid << "; getpid() = " << getpid() << endl;//pid為父進(jìn)程的進(jìn)程ID號(hào)，而getpid()是獲取當(dāng)前進(jìn)程的ID號(hào)。return 0; }

結(jié)果：

pid = 1336259; getpid() = 1336259 //父進(jìn)程 pid = 1336259; getpid() = 1336264 //子進(jìn)程

由于fork函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)新的子進(jìn)程，所以fork函數(shù)后的語句會(huì)執(zhí)行兩次，也就是打印兩次進(jìn)程的pid號(hào)。因?yàn)閏out語句第一次運(yùn)行在父進(jìn)程，所以兩個(gè)pid的值相等，但cout語句第二次運(yùn)行在子進(jìn)程，所以兩個(gè)pid就不相等了，也就是說此時(shí)的pid2是子進(jìn)程的進(jìn)程ID。

程序2：

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std;int main(){pid_t pid;pid = getpid();cout << "before fork， pid = " << getpid() << endl;fork();cout << "after fork， pid = " << getpid() << endl;//cout << "pid = " << pid << "; getpid() = " << getpid() << endl;if(getpid() == pid) cout << "這是父進(jìn)程，此時(shí)的pid = " << getpid() << endl;else cout << "這是子進(jìn)程，此時(shí)的pid = " << getpid() << endl;return 0; }

結(jié)果：

before fork， pid = 1356246 after fork， pid = 1356251 這是子進(jìn)程，此時(shí)的pid = 1356251 after fork， pid = 1356246 這是父進(jìn)程，此時(shí)的pid = 1356246

程序3：fork函數(shù)的返回值

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std;int main(){pid_t pid;//pid = getpid();cout << "before fork， pid = " << getpid() << endl;pid = fork();//cout << "after fork， pid = " << getpid() << endl;//cout << "pid = " << pid << "; getpid() = " << getpid() << endl;if(pid == 0) cout << "這是子進(jìn)程，此時(shí)的pid = " << getpid() << endl;else cout << "這是父進(jìn)程，此時(shí)的pid = " << getpid() << endl;return 0; }

結(jié)果：

before fork， pid = 1356723 這是子進(jìn)程，此時(shí)的pid = 1356728 這是父進(jìn)程，此時(shí)的pid = 1356723

參考鏈接2：
這篇講的也很好，可以直接看這篇博客 linux中fork函數(shù)及子進(jìn)程父進(jìn)程執(zhí)行順序

參考鏈接3：
操作系統(tǒng)fork()進(jìn)程

pid_t pid;pid = fork();cout << "pid = " << pid << endl;

fork是返回兩個(gè)值：
一個(gè)代表父進(jìn)程：代表父進(jìn)程的值是一串?dāng)?shù)字，這串?dāng)?shù)字是子進(jìn)程的ID（地址）；
一個(gè)代表子進(jìn)程：返回值為0。

多次手動(dòng)運(yùn)行這個(gè)程序，會(huì)發(fā)現(xiàn)以下兩個(gè)結(jié)果：

//第一種結(jié)果： pid = 1358110 pid = 0//第二種結(jié)果： pid = 0 pid = 1358828

說明fork函數(shù)之后先運(yùn)行父進(jìn)程還是子進(jìn)程，是不確定的，父子進(jìn)程在爭(zhēng)用系統(tǒng)資源，看誰先執(zhí)行。

參考鏈接4：
fork() && fork() || fork();會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)子進(jìn)程
關(guān)鍵在下面的理解：

fork函數(shù)之后父子進(jìn)程誰先執(zhí)行？

上面的參考鏈接3中的程序：
注意：不能通過判斷誰先打印就說誰先執(zhí)行，因?yàn)榇蛴『瘮?shù)本來就是個(gè)很復(fù)雜的過程，并不能說先打印出父進(jìn)程的pid就說先執(zhí)行的父進(jìn)程。

宏觀上來說是同時(shí)執(zhí)行；
微觀上來說是交替進(jìn)行的；
這就是并發(fā)；計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)筆記—并行和并發(fā)的區(qū)別

Linux2.6之后默認(rèn)是父進(jìn)程先調(diào)用，因?yàn)楦高M(jìn)程一直處于活躍狀態(tài)；并且父子進(jìn)程誰先執(zhí)行帶來的影響幾乎可以忽略不計(jì)，如果一定要先讓誰運(yùn)行，后讓誰運(yùn)行，這就涉及到后面要說的同步問題，同步就是讓程序按照人為設(shè)定的順序去執(zhí)行。

問：執(zhí)行一次fork函數(shù) 先運(yùn)行子進(jìn)程還是先運(yùn)行父進(jìn)程？
答：（閆波）
沒有順序的
為了可以同步（同步就是有順序），所以引入了信號(hào)量之類的東西；
執(zhí)行同步就是讓程序以一個(gè)確認(rèn)的順序運(yùn)行，其實(shí)自己項(xiàng)目多線程用的多，包括咱們科研的，進(jìn)程環(huán)境切換代價(jià)太大了，一般都是多線程；
現(xiàn)在電腦也是，8核16線程這種，線程用的多，高并發(fā)也是線程；
參考鏈接：Linux C++多線程同步的四種方式

子進(jìn)程和父進(jìn)程之間是相互獨(dú)立的，互不干擾

讓子進(jìn)程和父進(jìn)程都執(zhí)行一個(gè)for循環(huán)，子進(jìn)程執(zhí)行20次，父進(jìn)程執(zhí)行10次

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std;int main(){pid_t pid;int count = 0;pid = fork();if(pid == 0){for(int i = 0; i < 20; ++i){//while(1)++count;cout << "子進(jìn)程：執(zhí)行次數(shù)" << count << endl;sleep(2);}}else if(pid > 0){for(int i = 0; i < 10; ++i){//while(1)++count;cout << "父進(jìn)程：執(zhí)行次數(shù)" << count << endl;sleep(2);} }elseperror("fork");return 0; }

結(jié)果是父子進(jìn)程各自值行自己的++count和cout操作，所以父子進(jìn)程之間是相互獨(dú)立的，互不影響；
另外當(dāng)父進(jìn)程執(zhí)行10次之后，子進(jìn)程會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，直到打印完20次才停止，也就是說父進(jìn)程的結(jié)束并不會(huì)導(dǎo)致子進(jìn)程也停止。

注意，不要寫上面的那個(gè)while(1)，那樣會(huì)導(dǎo)致子進(jìn)程根本停不下來，Ctrl + C也沒用。

第4節(jié)課：監(jiān)控子進(jìn)程函數(shù)wait()

man 2 wait

所有這些系統(tǒng)調(diào)用都用于等待調(diào)用進(jìn)程的子進(jìn)程的狀態(tài)更改，并獲取狀態(tài)已更改的子進(jìn)程的信息。
wait()系統(tǒng)調(diào)用暫停調(diào)用線程的執(zhí)行，直到它的一個(gè)子線程終止。
waitpid()系統(tǒng)調(diào)用暫停調(diào)用線程的執(zhí)行，直到pid參數(shù)指定的子線程改變狀態(tài)。默認(rèn)情況下，waitpid()只等待終止的子進(jìn)程。
返回值：
wait()：如果成功，返回被終止子進(jìn)程的pid；發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，返回-1。
waitpid()：如果成功，返回狀態(tài)改變的子進(jìn)程的pid；如果指定了WNOHANG，并且pid指定的一個(gè)或多個(gè)子進(jìn)程(ren)已經(jīng)存在，但是還沒有改變狀態(tài)，則返回0。發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，返回-1。

示例：
創(chuàng)建三個(gè)子進(jìn)程，分別在5秒、10秒、15秒之后結(jié)束，父進(jìn)程一直等待，直到所有子進(jìn)程都運(yùn)行結(jié)束，父進(jìn)程才停止運(yùn)行，在這個(gè)過程中，父進(jìn)程一直監(jiān)控幾個(gè)子進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)。

代碼：

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<sys/wait.h> #include<iostream> using namespace std;int main(){int arr[4] = {0, 10, 5, 15};pid_t child_pid;for(int i = 1; i <= 3; ++i){switch (fork()){case -1:perror("fork");exit(0);//break;case 0:cout << "子進(jìn)程 " << i << " 已創(chuàng)建，pid = " << getpid() << "，ppid = " << getppid() << "，sleeping 時(shí)長(zhǎng)為 " << arr[i] << "秒。" << endl;sleep(arr[i]);exit(0);//break;default:break;}}int numDead = 0;while(true){child_pid = wait(nullptr);//等待子進(jìn)程結(jié)束if(child_pid < 0){cout << "子進(jìn)程都結(jié)束了，再見！" << endl;break;}++numDead;cout << "wait()函數(shù)返回了 pid = " << child_pid << "的子進(jìn)程，它是第 " << numDead << " 個(gè)結(jié)束的子進(jìn)程；" << endl;}return 0; }

結(jié)果：

子進(jìn)程 1 已創(chuàng)建，pid = 4168680，ppid = 4168679，sleeping 時(shí)長(zhǎng)為 10秒。 子進(jìn)程 2 已創(chuàng)建，pid = 4168681，ppid = 4168679，sleeping 時(shí)長(zhǎng)為 5秒。 子進(jìn)程 3 已創(chuàng)建，pid = 4168682，ppid = 4168679，sleeping 時(shí)長(zhǎng)為 15秒。 wait()函數(shù)返回了 pid = 4168681的子進(jìn)程，它是第 1 個(gè)結(jié)束的子進(jìn)程； wait()函數(shù)返回了 pid = 4168680的子進(jìn)程，它是第 2 個(gè)結(jié)束的子進(jìn)程； wait()函數(shù)返回了 pid = 4168682的子進(jìn)程，它是第 3 個(gè)結(jié)束的子進(jìn)程； 子進(jìn)程都結(jié)束了，再見！

三、線程及多線程編程

第5節(jié)課：創(chuàng)建線程函數(shù)pthread_create()

程序：源代碼，指令，程序是靜態(tài)的概念，比如一個(gè)安裝包，就存放在電腦磁盤里，不進(jìn)行任何操作

進(jìn)程：正在執(zhí)行的程序的實(shí)例，是程序的動(dòng)態(tài)的概念，比如qq和微信是兩個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程。
1.進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀會(huì)帶來很大的資源消耗；
2.每個(gè)進(jìn)程都有獨(dú)立的進(jìn)程號(hào)PID；
3.注意：進(jìn)程之間是相互獨(dú)立的；
4.注意：套接字中的端口號(hào)和進(jìn)程號(hào)不是一回事；
套接字Socket = (IP地址：端口號(hào))
端口號(hào)和進(jìn)程號(hào)的關(guān)系：

線程：線程從屬于進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，線程之間共享進(jìn)程的資源；

max pthread_create

頭文件:

#include<pthread.h>

四個(gè)參數(shù)：

pthread_t *threak //pthread_t* 類型,表示線程ID號(hào),這里寫某個(gè)pthread_t類型變量的地址 const pthread_attr_t *attr, //線程結(jié)構(gòu)體指針類型，一般寫null void *(*start routine)(void *) //函數(shù)指針類型,函數(shù)是指某個(gè)線程函數(shù),函數(shù)的參數(shù)是void*,返回值也是void*,這里寫函數(shù)的地址,即函數(shù)名 void *arg //傳遞給線程函數(shù)的參數(shù)，一般寫null

返回值：int類型，如果成功創(chuàng)建了一個(gè)線程，就返回0；否則返回一個(gè)錯(cuò)誤的數(shù)字。

示例：

#include<sys/types.h> #include<pthread.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std;//線程函數(shù)： void* thread_func(void* arg){return nullptr; } int main(){pthread_t pthread;//線程ID號(hào)int res;res = pthread_create(&pthread, nullptr, thread_func, nullptr);cout << "線程創(chuàng)建結(jié)果：" << res << endl;if(res != 0){cout << "線程創(chuàng)建失敗！！！" << endl;perror("pthread_create");exit(1);}elsecout << "線程創(chuàng)建成功！" << endl;//注意：這里是創(chuàng)建完線程之后，就return 0了，意味著創(chuàng)建完線程進(jìn)程就結(jié)束了return 0; }

調(diào)試結(jié)果：

接下來給線程函數(shù)中添加內(nèi)容，讓線程函數(shù)執(zhí)行一些任務(wù)（每隔1秒打印一個(gè)hello world）。
但有個(gè)問題，上面的main函數(shù)中，創(chuàng)建完線程之后，就return 0了，意味著創(chuàng)建完線程整個(gè)程序就結(jié)束了，那么進(jìn)程也就結(jié)束了，而創(chuàng)建的線程是共享進(jìn)程資源的，所以此時(shí)線程函數(shù)中的內(nèi)容并沒有執(zhí)行，因此我們就需要進(jìn)程等待線程執(zhí)行完之后再結(jié)束，就要用到一個(gè)函數(shù)pthread_join()。

man pthread_join

兩個(gè)參數(shù)：
pthread_t thread //線程號(hào)，表示等哪個(gè)線程結(jié)束
第二個(gè)參數(shù)一般寫null

返回值：int類型，函數(shù)調(diào)用成功，返回0，否則返回錯(cuò)誤的數(shù)字。

使用pthread_create函數(shù)開始分叉，函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)就是線程的標(biāo)號(hào)，第二個(gè)參數(shù)暫時(shí)用不到，寫null，第三個(gè)參數(shù)是在該線程執(zhí)行的函數(shù)（線程函數(shù)），函數(shù)的返回值和參數(shù)都是void*，第四個(gè)是參數(shù)傳遞函數(shù)，也寫null； 運(yùn)行線程的過程就是運(yùn)行4個(gè)hello函數(shù)的過程； 使用pthread_join函數(shù)將各個(gè)線程合并，結(jié)束線程，函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是線程的標(biāo)號(hào)，第二個(gè)參數(shù)暫時(shí)不用，寫null

示例1：（創(chuàng)建一個(gè)線程）

#include<sys/types.h> #include<pthread.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std;//線程函數(shù)：打印6次hello, world void* thread_func(void* arg){for(int i = 0; i < 6; ++i){//sleep(2);cout << "hello, world. 第" << i + 1 << "遍" << endl;sleep(2);}return nullptr; } int main(){pthread_t pthread;//線程ID號(hào)int res;res = pthread_create(&pthread, nullptr, thread_func, nullptr);//cout << "線程創(chuàng)建結(jié)果：" << res << endl;if(res != 0){cout << "線程創(chuàng)建失敗！！！" << endl;perror("pthread_create");exit(1);}elsecout << "線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！" << endl;//線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！//線程合并，也即結(jié)束線程pthread_join(pthread, nullptr);cout << "線程結(jié)束了！" << endl;return 0; }

編譯運(yùn)行：

第6節(jié)課：多線程及線程間數(shù)據(jù)共享

示例2：（創(chuàng)建多個(gè)線程）

#include<sys/types.h> #include<pthread.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std;int count = 100; //線程函數(shù)：打印6次hello, world void* thread1_func(void* arg){for(int i = 0; i < count; ++i){//sleep(2);//cout << "hello, world. 第" << i + 1 << "遍" << endl;cout << "線程1" << endl;sleep(1);}return nullptr; } //線程函數(shù)：打印6次good, morning void* thread2_func(void* arg){for(int i = 0; i < count; ++i){//sleep(2);//cout << "good, morning. 第" << i + 1 << "遍" << endl;cout << "線程2" << endl;sleep(1);}return nullptr; } int main(){pthread_t pthread1, pthread2;//線程ID號(hào)int res; //線程1的創(chuàng)建：res = pthread_create(&pthread1, nullptr, thread1_func, nullptr);//cout << "線程創(chuàng)建結(jié)果：" << res << endl;if(res != 0){cout << "線程1創(chuàng)建失敗！！！" << endl;perror("pthread_create");exit(1);}elsecout << "線程1創(chuàng)建成功！線程1創(chuàng)建成功！" << endl;//線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！ //線程2的創(chuàng)建：res = pthread_create(&pthread2, nullptr, thread2_func, nullptr);//cout << "線程創(chuàng)建結(jié)果：" << res << endl;if(res != 0){cout << "線程2創(chuàng)建失敗！！！" << endl;perror("pthread_create");exit(1);}elsecout << "線程2創(chuàng)建成功！線程2創(chuàng)建成功！" << endl;//線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！線程創(chuàng)建成功！ //線程合并：pthread_join(pthread1, nullptr);pthread_join(pthread2, nullptr);cout << "線程結(jié)束了！" << endl;return 0; }

編譯運(yùn)行：

注意：
兩個(gè)線程之間是并發(fā)的關(guān)系，它們搶占系統(tǒng)資源，誰搶到就先執(zhí)行誰；
兩個(gè)線程之間是共享進(jìn)程的資源的。

四、任務(wù)間通信與同步（7種方式）

任務(wù)間通信與同步的方式：管道、信號(hào)、信號(hào)量、互斥鎖、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存、socket套接字。
進(jìn)程之間的通信要難一些，因?yàn)檫M(jìn)程之間是相互獨(dú)立的；
線程之間通信就要相對(duì)簡(jiǎn)單一些了。

☆☆☆①任務(wù)間的通信 之 管道pipe

第7、8、9、10節(jié)課：無名管道、測(cè)試無名管道大小、練習(xí)、兩條管道雙向傳輸

7.無名管道

管道pipe分為兩類：

• 有名管道（命名管道）：named pipe；
• 無名管道（未命名管道）：unnamed pipe；

man pipe

可通過pipe函數(shù)可實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信的單向數(shù)據(jù)通道unidirectional data channel；
函數(shù)的參數(shù)是個(gè)數(shù)組，數(shù)組中的首元素表示管道的讀端，第二個(gè)元素表示管道的寫端；
返回值：如果函數(shù)調(diào)用成功，就返回0，否則返回-1；

如何用pipe函數(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信？
兩個(gè)進(jìn)程：父進(jìn)程和子進(jìn)程；
父進(jìn)程的寫端打開，讀端關(guān)閉；
子進(jìn)程的讀端打開，寫端關(guān)閉；
管道是單向的，只能從一端到另一端；

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，fork函數(shù)寫在pipe函數(shù)后面，這樣子進(jìn)程也會(huì)復(fù)制父進(jìn)程的管道，只需把父進(jìn)程的寫端打開、把子進(jìn)程的讀端打開即可。

fd表示文件描述符，file description。

示例：

#include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<string> #include<iostream> using namespace std; //父進(jìn)程：寫管道 //子進(jìn)程：讀管道 int main(){int fd[2];if(pipe(fd) == -1){perror("pipe");}pthread_t pid;pid = fork();char str[6];if(pid > 0){//父進(jìn)程close(fd[0]);//關(guān)閉讀端sleep(5);//過5秒之后才write數(shù)據(jù)給父進(jìn)程管道的寫端write(fd[1], "123456", 6);//往管道的寫端寫數(shù)據(jù)，每次寫6個(gè)字符："123456"}else if(pid == 0){//子進(jìn)程cout << "子進(jìn)程正在等待數(shù)據(jù)。。。" << endl;close(fd[1]);//關(guān)閉寫端read(fd[0], str, 6);//從管道的讀端讀取數(shù)據(jù)，每次讀6個(gè)字符cout << "子進(jìn)程讀到的數(shù)據(jù)為：" << str << endl;}return 0; }

編譯運(yùn)行：

8.如何測(cè)試無名管道大小？

思路：
子進(jìn)程寫數(shù)據(jù)到管道中，并且統(tǒng)計(jì)寫了多少count個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)；
父進(jìn)程啥也不干，就是等待，直到子進(jìn)程結(jié)束（調(diào)用waitpid函數(shù)）；
子進(jìn)程的寫操作放在一個(gè)死循環(huán)while(1)中，當(dāng)把管道寫滿時(shí)，進(jìn)程依然不會(huì)結(jié)束，但此時(shí)就寫不進(jìn)去了，只是為了看此時(shí)的count值是多少，就可以測(cè)試出無名管道的大小。

代碼：

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<sys/wait.h> #include<iostream> using namespace std;int main(){pid_t pid;int fd[2];if(pipe(fd) == -1)perror("pipe");int count = 0;pid = fork();if(pid == 0){//子進(jìn)程char ch = '*';close(fd[0]);//關(guān)閉讀端while(1){write(fd[1], &ch, 1);//這里ch前要加地址符 往管道的寫端寫數(shù)據(jù)，每次寫一個(gè)字符*cout << "count = " << ++count << endl;//記錄往管道中寫入了多少個(gè)字節(jié)}}else if(pid > 0){//父進(jìn)程waitpid(pid, NULL, 0);//一直等子進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束}return 0; }

編譯運(yùn)行：


最終結(jié)果是65536個(gè)字節(jié)，所以說無名管道的大小是65536個(gè)字節(jié)。

9.練習(xí)：子進(jìn)程通過鍵盤輸入內(nèi)容并寫入管道，父進(jìn)程讀取管道里的內(nèi)容并打印

讓子進(jìn)程通過鍵盤輸入內(nèi)容，并把內(nèi)容寫入管道的寫端；
讓父進(jìn)程讀取管道的讀端的內(nèi)容，并打印出來。

代碼：

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<sys/wait.h> #include<iostream> using namespace std;int main(){pid_t pid;int fd[2];if(pipe(fd) == -1)perror("pipe");pid = fork();if(pid == 0){//子進(jìn)程：從鍵盤輸入內(nèi)容給到管道的寫端char info[100];close(fd[0]);//關(guān)閉讀端while(1){cin.getline(info, 100);//從鍵盤讀取輸入的內(nèi)容write(fd[1], info, sizeof(info));}}else if(pid > 0){//父進(jìn)程：從管道的讀端讀取子進(jìn)程通過鍵盤輸入的內(nèi)容char tmp[100];close(fd[1]);//關(guān)閉寫端while(1){cout << "父進(jìn)程正在等待子進(jìn)程輸?shù)焦艿览锏膬?nèi)容。。。" << endl;read(fd[0], tmp, sizeof(tmp));cout << "從子進(jìn)程讀取的內(nèi)容為：" << tmp << endl;}}return 0; }

編譯運(yùn)行：

10.兩條管道雙向傳輸

子進(jìn)程：從管道1的讀端讀取子進(jìn)程通過鍵盤輸入的內(nèi)容，然后將大小寫轉(zhuǎn)換之后再寫到管道2的寫端；
父進(jìn)程：從鍵盤輸入內(nèi)容給到管道1的寫端，然后從管道2的讀端讀取變換大小寫之后的內(nèi)容。

代碼：

#include<unistd.h> #include<iostream> #include<ctype.h> using namespace std; int main(){//兩個(gè)管道:int fd1[2];int fd2[2];int res = pipe(fd1);if(res == -1) perror("pipe");res = pipe(fd2);if(res == -1) perror("pipe");pid_t pid = fork();if(pid > 0){//父進(jìn)程：通過鍵盤給管道1中寫數(shù)據(jù)，用管道2來接收數(shù)據(jù)close(fd1[0]);//關(guān)閉管道1的讀端close(fd2[1]);//關(guān)閉管道2的寫端char info[100];//寫的內(nèi)容char tmp[100];//讀的內(nèi)容while(1){cout << "(父進(jìn)程)請(qǐng)輸入內(nèi)容到管道1中：";cin.getline(info, 100);write(fd1[1], info, sizeof(info));read(fd2[0], tmp, sizeof(tmp));cout << "(父進(jìn)程)從管道2中讀到的內(nèi)容：" << tmp << endl;}}else if(pid == 0){//子進(jìn)程：用管道1來接收數(shù)據(jù)，把內(nèi)容修改后再用管道2發(fā)出去close(fd1[1]);//關(guān)閉管道1的寫端close(fd2[0]);//關(guān)閉管道2的讀端char info[100];//char tmp[100];while(1){//cout << "子進(jìn)程正在等待父進(jìn)程發(fā)消息..." << endl;read(fd1[0], info, sizeof(info));cout << "(子進(jìn)程)從管道1中讀到的內(nèi)容為： " << info << endl;for(int i = 0; i < sizeof(info); ++i) info[i] = toupper(info[i]);cout << "(子進(jìn)程)把修改后的數(shù)據(jù)發(fā)到管道2中。" << endl;write(fd2[1], info, sizeof(info));}}else{perror("fork");}return 0; }

編譯運(yùn)行：

第11節(jié)課：有名管道（命名管道）—mkfifo函數(shù)

上面的7 8 9 10節(jié)課學(xué)的關(guān)于無名管道的內(nèi)容，都是在一個(gè).cpp文件中實(shí)現(xiàn)的，并且是父子進(jìn)程之間的通信，即無名管道只能應(yīng)用于有親緣關(guān)系的進(jìn)程之間的通信。

本節(jié)課通過有名管道來實(shí)現(xiàn)無親緣關(guān)系的進(jìn)程之間的通信。

man 3 mkfifo

頭文件：

#include<sys/types.h> #include<sys/stat.h>

兩個(gè)參數(shù)：
第一個(gè)參數(shù)是文件路徑名；第二個(gè)參數(shù)是模式，確定FIFO的權(quán)限

有名管道其實(shí)是一個(gè)FIFO先入先出的文件，文件路徑即第一個(gè)參數(shù)；
讀端和寫端都要打開，

返回值：函數(shù)調(diào)用成功（即是否成功創(chuàng)建有名管道）返回0；否則返回-1。

示例：參考鏈接使用管道實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信（附C++實(shí)現(xiàn)代碼）中FIFO雙向通信代碼實(shí)現(xiàn)。
我們需要?jiǎng)?chuàng)建三個(gè)文件，將文件放到一個(gè)單獨(dú)的文件夾中方便調(diào)試：一個(gè)用于創(chuàng)建命名管道，另外兩個(gè)分別生成為模擬兩個(gè)沒有親緣進(jìn)程在該管道中進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取操作，具體代碼如下：

文件1：create_named_pipe.cpp

#include<iostream> #include<sys/stat.h> using namespace std;int main(){//創(chuàng)建一個(gè)有名管道：文件路徑為"my_fifo"，權(quán)限為讀寫權(quán)限//string fileName;//cin >> fileName;//int res = mkfifo(fileName.c_str(), 0666);//0666的權(quán)限表示擁有讀寫權(quán)限int res = mkfifo("my_fifo", 0666);//0666的權(quán)限表示擁有讀寫權(quán)限if(res != 0)perror("mkfifo");return 0; }

文件2：read_named_pipe.cpp

#include<iostream> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h>#include<string>using namespace std;int main(){char buf[100] = {'\0'};//打開文件：int fd;//文件描述符fd = open("my_fifo", O_RDONLY);// fd = open("my_fifo", O_RDWR);//打開文件if(fd == -1)perror("open pipe error");//讀取內(nèi)容：while(1){cout << "準(zhǔn)備從有名管道讀取內(nèi)容。。。" << endl;read(fd, buf, sizeof(buf));cout << "從管道中讀到的內(nèi)容為：" << buf << endl;//sleep(3);//讀到內(nèi)容之后停3秒之后繼續(xù)讀}close(fd);return 0; }

文件3：write_named_pipe.cpp

#include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<sys/stat.h> #include<iostream> #include<fcntl.h> using namespace std;int main(){//打開文件：int fd;//文件描述符fd = open("my_fifo", O_WRONLY);if(fd == -1)perror("open pipe error");//寫入內(nèi)容：while(1){cout << "準(zhǔn)備往有名管道寫入內(nèi)容。。。" << endl;string s;getline(cin, s);write(fd, s.c_str(), s.size() + 1);cout << "往管道中寫入的內(nèi)容為：" << s << endl;//sleep(3);//寫入內(nèi)容之后停3秒之后繼續(xù)寫}close(fd);return 0; }

我們需要在兩個(gè)shell里來測(cè)試該代碼，運(yùn)行兩個(gè)讀寫文件生成可執(zhí)行文件，在命令行g(shù)++ write_named_pipe.cpp -o write以及g++ read_named_pipe.cpp -o read生成兩個(gè)可執(zhí)行文件，并且在兩個(gè)終端分別運(yùn)行。
最終運(yùn)行結(jié)果如下：

☆☆☆②任務(wù)間的通信 之 共享內(nèi)存 shared memory

第12節(jié)課：共享內(nèi)存 shared memory

示意圖：

需要四個(gè)函數(shù)：
①創(chuàng)建共享內(nèi)存空間：shmget()函數(shù)；
②建立映射：shmat()函數(shù) ；
③解除映射：shmdt函數(shù)；
④刪除共享內(nèi)存空間：man shmctl
其中，shm表示shared memory共享內(nèi)存，at表示attach連接，dt表示detach解綁，ctl表示control控制。

①shmget()函數(shù)

man shmget

頭文件：

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

第一個(gè)參數(shù)：要?jiǎng)?chuàng)建出一個(gè)共享內(nèi)存，就要把key值設(shè)置為IPC_PRIVATE類型；
第二個(gè)參數(shù)：創(chuàng)建出多大的共享內(nèi)存；
第三個(gè)參數(shù)：常設(shè)置為IPC_CREAT和IPC_EXCL

返回值：如果創(chuàng)建成功，返回共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符shared memory identifier，簡(jiǎn)寫shmid；否則返回-1。

②shmat()函數(shù) 和 shmdt()函數(shù)

man shmat

shmat()函數(shù)：
三個(gè)參數(shù)：
第一個(gè)參數(shù)表示要把哪個(gè)共享內(nèi)存映射到當(dāng)前進(jìn)程，即填寫共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符shmid；
第二個(gè)參數(shù)表示要把共享內(nèi)存映射到當(dāng)前進(jìn)程的哪一塊地址處，即填寫一個(gè)地址值，一般寫NULL，系統(tǒng)就會(huì)選擇一個(gè)合適的地方；
第三個(gè)參數(shù)表示權(quán)限，SHM_EXEC表示可執(zhí)行權(quán)限；SHM_RDONLY表示只讀權(quán)限，如果寫個(gè)0就表示擁有讀寫權(quán)限；

返回值：返回的是void*類型，是個(gè)地址值，表示把共享內(nèi)存映射到當(dāng)前進(jìn)程的位置的首地址const void *shmaddr，即對(duì)返回值所指向的內(nèi)存進(jìn)行操作，就等同于對(duì)共享內(nèi)存的內(nèi)容進(jìn)行操作。

shmdt()函數(shù)：
一個(gè)參數(shù)：const void *shmaddr，表示要解除共享內(nèi)存的映射關(guān)系，要接觸的共享內(nèi)存在當(dāng)前進(jìn)程中的地址是shmaddr。

④shmctl函數(shù)
在解除共享內(nèi)存和當(dāng)前進(jìn)程間的映射之后刪除共享內(nèi)存：

示例：

#include<sys/types.h>//fork函數(shù)、wait函數(shù)、mkfifo函數(shù)（有名管道） #include<unistd.h>//fork函數(shù)、pipe函數(shù) #include<sys/stat.h>//mkfifo函數(shù)（有名管道） #include<sys/wait.h>//wait函數(shù)、waitpid函數(shù) #include<pthread.h>//pthread_create函數(shù)（創(chuàng)建線程） #include<fcntl.h>//read、open、write、close文件 #include<sys/ipc.h>//shmget函數(shù) #include<sys/shm.h>//shmget函數(shù) #include<string> #include<cstring> #include<iostream> using namespace std;int main(){int shmID;//共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符shmID = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, IPC_CREAT);//創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存pid_t pid = fork();//創(chuàng)建子進(jìn)程if(pid > 0){//父進(jìn)程//將共享內(nèi)存映射到父進(jìn)程中：char* parent_addr = (char*)shmat(shmID, NULL, 0);//給共享內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)："Hi, I am Reus!\n"strcpy(parent_addr, "Hi, I am Reus!\n") ;//解除共性內(nèi)存和父進(jìn)程的映射關(guān)系：shmdt(parent_addr);waitpid(pid, NULL, 0);//父進(jìn)程等子進(jìn)程結(jié)束后再結(jié)束}else if(pid == 0){//子進(jìn)程：//將共享內(nèi)存映射到子進(jìn)程中：char* child_addr = (char*)shmat(shmID, NULL, 0);//從共享內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)：cout << "從共享內(nèi)存中讀取的內(nèi)容為：" << child_addr << endl;//解除共性內(nèi)存和父進(jìn)程的映射關(guān)系：shmdt(child_addr);}else perror("fork");return 0; }

編譯運(yùn)行：

第13節(jié)課：非親緣關(guān)系進(jìn)程通過共享內(nèi)存通信

把上面的父子進(jìn)程的內(nèi)容分兩個(gè).cpp文件來寫，單獨(dú)放到一個(gè)文件夾中，不同的是：

示例：
read_shm.cpp文件

#include<sys/types.h>//fork函數(shù)、wait函數(shù)、mkfifo函數(shù)（有名管道） #include<unistd.h>//fork函數(shù)、pipe函數(shù) #include<sys/stat.h>//mkfifo函數(shù)（有名管道） #include<sys/wait.h>//wait函數(shù)、waitpid函數(shù) #include<pthread.h>//pthread_create函數(shù)（創(chuàng)建線程） #include<fcntl.h>//read、open、write、close文件 #include<sys/ipc.h>//shmget函數(shù) #include<sys/shm.h>//shmget函數(shù) #include<string> #include<cstring> #include<iostream> using namespace std;#define MY_KEY 9527 int main(){int shmID;//共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符shmID = shmget(MY_KEY, 1024, IPC_CREAT);//創(chuàng)建一個(gè)key值為9527的共享內(nèi)存，如果已經(jīng)存在那就找到此共享內(nèi)存//將共享內(nèi)存映射到進(jìn)程2中：char* process2_addr = (char*)shmat(shmID, NULL, 0);//從共享內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)：cout << "從共享內(nèi)存中讀取的內(nèi)容為：" << process2_addr << endl;//解除共性內(nèi)存和父進(jìn)程的映射關(guān)系：shmdt(process2_addr);return 0; }

write_shm.cpp文件

#include<sys/types.h>//fork函數(shù)、wait函數(shù)、mkfifo函數(shù)（有名管道） #include<unistd.h>//fork函數(shù)、pipe函數(shù) #include<sys/stat.h>//mkfifo函數(shù)（有名管道） #include<sys/wait.h>//wait函數(shù)、waitpid函數(shù) #include<pthread.h>//pthread_create函數(shù)（創(chuàng)建線程） #include<fcntl.h>//read、open、write、close文件 #include<sys/ipc.h>//shmget函數(shù) #include<sys/shm.h>//shmget函數(shù) #include<string> #include<cstring> #include<iostream> using namespace std;#define MY_KEY 9527int main(){int shmID;//共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符shmID = shmget(MY_KEY, 1024, IPC_CREAT);//創(chuàng)建一個(gè)key值為9527的共享內(nèi)存，如果已經(jīng)存在那就找到此共享內(nèi)存//將共享內(nèi)存映射到進(jìn)程1中：char* process1_addr = (char*)shmat(shmID, NULL, 0);//給共享內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)：strcpy(process1_addr, "Hi, I am Reus!\n") ;//解除共性內(nèi)存和進(jìn)程1的映射關(guān)系：shmdt(process1_addr);//刪除共享內(nèi)存//shmctl(shmID, IPC_RMID, NULL);return 0; }

編譯運(yùn)行：
分別編譯兩個(gè)文件生成兩個(gè)可執(zhí)行文件：write_shm和read_shm，然后在兩個(gè)終端分別運(yùn)行它們

上圖中的綠色框中的內(nèi)容就是一個(gè)進(jìn)程往共享內(nèi)存9527中寫的內(nèi)容，第一次沒讀到是因?yàn)榱韨€(gè)一終端還沒執(zhí)行寫入操作；

上圖中的黃色框體中的-o命令表示輸出的意思，用來指定可執(zhí)行文件的名字，如果不指定，默認(rèn)生成的是a.out文件；上面就是通過g++ read_shm.cpp -o read_shm來生成名為read_shm的可執(zhí)行文件；

上圖中的紅色框體中的內(nèi)容是將整個(gè)示例程序放在一個(gè)單獨(dú)的文件夾中。

☆☆☆③任務(wù)間的通信 之 消息隊(duì)列message queue

第14節(jié)課：消息隊(duì)列message queue

通過消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信，用的函數(shù)有
①msgget()函數(shù)：創(chuàng)建消息隊(duì)列
②msgsnd()函數(shù)：消息隊(duì)列的發(fā)送
③msgrcv()函數(shù)：消息隊(duì)列的接收
④msgctl()函數(shù)：刪除消息隊(duì)列

msg = message snd = send

①msgget()函數(shù)

man msgget

頭文件：

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h>

兩個(gè)參數(shù)：
第一個(gè)是鍵值key，要?jiǎng)?chuàng)建出一個(gè)消息隊(duì)列，就要把key值設(shè)置為IPC_PRIVATE類型；（補(bǔ)充：創(chuàng)建鍵值key的函數(shù)：ftok()函數(shù)）
第二個(gè)是消息隊(duì)列的標(biāo)志位msgflg，常設(shè)置為IPC_CREAT和IPC_EXCL

返回值：如果創(chuàng)建成功，返回消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符message queue identifier，簡(jiǎn)寫msgid；否則返回-1。

②msgsnd()函數(shù) 和 ③msgrcv()函數(shù)：

man msgsnd

msgsnd()函數(shù)：
第一個(gè)參數(shù)是消息隊(duì)列表示符msgid，即上面的msgget函數(shù)的返回值；
第二個(gè)參數(shù)msgp是個(gè)指針，指向一個(gè)自定義的結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體的通用形式為

struct msgbuf{long mtype; //消息類型：message type, must be > 0char mtext[1]; //消息內(nèi)容：message data }buff;//定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量buff

上面的結(jié)構(gòu)體中消息類型mtype必須要有，消息內(nèi)容message data并非只能是char數(shù)組，這里只是一個(gè)示例，即消息內(nèi)容可以是char數(shù)組+int數(shù)據(jù)+…
第三個(gè)參數(shù)msgsz表示上面的結(jié)構(gòu)體中消息內(nèi)容的大小，即整個(gè)結(jié)構(gòu)體的大小減去消息類型的大小；
第四個(gè)參數(shù)，給個(gè)默認(rèn)值0。

msgrcv()函數(shù)：
第一個(gè)參數(shù)是消息隊(duì)列表示符msgid，即上面的msgget函數(shù)的返回值；
第二個(gè)參數(shù)msgp是個(gè)指針，指向消息隊(duì)列結(jié)構(gòu)體；
第三個(gè)參數(shù)msgsz表示上面的結(jié)構(gòu)體中消息內(nèi)容的大小；
第四個(gè)參數(shù)msgtyp表示上面結(jié)構(gòu)體中消息類型；
第五個(gè)參數(shù)，給個(gè)默認(rèn)值0。

④msgctl函數(shù)：
刪除消息隊(duì)列，用法和shmctl函數(shù)類似：

msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);//刪除消息隊(duì)列 shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);//刪除共享內(nèi)存

示例：

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include<unistd.h> #include<wait.h> #include<iostream> using namespace std;#define MSG_type 9527 int main(){int msgid = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT);struct msgbuf{long mtype;string str;int num;};msgbuf buff;//結(jié)構(gòu)體變量pid_t pid = fork();if(pid > 0){//父進(jìn)程：發(fā)送消息while(1){sleep(2);buff.mtype = MSG_type;cout << "請(qǐng)輸入字符串：";getline(cin, buff.str);//sleep(2);cout << "請(qǐng)輸入一個(gè)數(shù)字：";cin >> buff.num;cin.get();//消除結(jié)束符msgsnd(msgid, &buff, sizeof(buff) - sizeof(long), 0);}waitpid(pid, nullptr, 0);}else if(pid == 0){//子進(jìn)程：接收消息并打印while(1){cout << "正在等待父進(jìn)程通過消息隊(duì)列發(fā)過來的數(shù)據(jù)：" << endl;msgrcv(msgid, &buff, sizeof(buff) - sizeof(long), MSG_type, 0);//sleep(2);cout << "父進(jìn)程發(fā)來的消息： str = " << buff.str << "; num = " << buff.num << endl;}msgctl(msgid, IPC_RMID, nullptr);//刪除消息隊(duì)列}else{perror("fork");}return 0; }

編譯運(yùn)行：

第15節(jié)課：非親緣關(guān)系進(jìn)程通過消息隊(duì)列通信

和共享內(nèi)存差不多，也是要定義一個(gè)鍵值key，然后發(fā)送和接收都使用這個(gè)鍵值key：

send_msg.cpp

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include<unistd.h> #include<wait.h> #include<string> #include<iostream> using namespace std;#define MSG_type 9527 #define my_key 1314 int main(){int msgid = msgget(my_key, IPC_CREAT);//ftokstruct msgbuf{long mtype;char str[100];int num;};msgbuf buff;//結(jié)構(gòu)體變量while(1){sleep(2);buff.mtype = MSG_type;cout << "請(qǐng)輸入字符串：";cin.getline(buff.str, 100);//getline(cin, buff.str);//sleep(2);cout << "請(qǐng)輸入一個(gè)數(shù)字：";cin >> buff.num;cin.get();//消除結(jié)束符msgsnd(msgid, &buff, sizeof(buff) - sizeof(buff.mtype), 0);}return 0; }

receive_msg.cpp

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include<unistd.h> #include<wait.h> #include<iostream> using namespace std;#define MSG_type 9527 #define my_key 1314 int main(){int msgid = msgget(my_key, IPC_CREAT);struct msgbuf{long mtype;char str[100];int num;};msgbuf buff;//結(jié)構(gòu)體變量while(1){cout << "正在等待父進(jìn)程通過消息隊(duì)列發(fā)過來的數(shù)據(jù)：" << endl;msgrcv(msgid, &buff, sizeof(buff) - sizeof(buff.mtype), MSG_type, 0);//0//sleep(2);cout << "父進(jìn)程發(fā)來的消息： str = " << buff.str << "; num = " << buff.num << endl;}msgctl(msgid, IPC_RMID, nullptr);//刪除消息隊(duì)列return 0; }

編譯運(yùn)行：
依然是生成兩個(gè)可執(zhí)行文件send和receive，然后分別在兩個(gè)終端上運(yùn)行：

補(bǔ)充：創(chuàng)建鍵值key的函數(shù)：ftok()函數(shù)

整篇博客中涉及到key值的地方都是直接宏定義

#define MY_KEY 9527 共享內(nèi)存的鍵值key //#define MSG_type 9527 消息類型

實(shí)際應(yīng)用中不這么寫，容易造成沖突，而是用ftok()函數(shù)。

☆☆☆④任務(wù)間的同步 之 信號(hào)量semaphore

上面說的三種方式（管道pipe、共享內(nèi)存shm、消息隊(duì)列msg）屬于任務(wù)之間的通信；
接下來要講的信號(hào)量是用來進(jìn)行任務(wù)之間的同步。

同步是指某個(gè)共享資源每次只能有一個(gè)人訪問，它被訪問的時(shí)候別人就不能訪問，那么到底應(yīng)該以什么順序去訪問這個(gè)資源呢，誰先誰后，這就是同步。

（上面的內(nèi)容復(fù)制下來的）
問：執(zhí)行一次fork函數(shù) 先運(yùn)行子進(jìn)程還是先運(yùn)行父進(jìn)程？
答：（閆波）
沒有順序的
為了可以同步（同步就是有順序），所以引入了信號(hào)量之類的東西；
執(zhí)行同步就是讓程序以一個(gè)確認(rèn)的順序運(yùn)行，其實(shí)自己項(xiàng)目多線程用的多，包括咱們科研的，進(jìn)程環(huán)境切換代價(jià)太大了，一般都是多線程；
現(xiàn)在電腦也是，8核16線程這種，線程用的多，高并發(fā)也是線程；
參考鏈接：Linux C++多線程同步的四種方式

------------------------------分割線---------------------------------

總之就是，通過信號(hào)量來控制 不同任務(wù)（進(jìn)程） 或者 單個(gè)進(jìn)程下的不同線程 對(duì)共享資源的訪問（順序）。

大概的示意圖：

第16節(jié)課：無名信號(hào)量

信號(hào)量是個(gè) >= 0 的整數(shù)。

用到的函數(shù)：
①sem_init()函數(shù)：初始化一個(gè)信號(hào)量并通知系統(tǒng)該信號(hào)量會(huì)在進(jìn)程間共享還是在單個(gè)進(jìn)程中的線程間共享；
②sem_wait()函數(shù)：消耗1個(gè)信號(hào)量；
③sem_post()函數(shù)：發(fā)布1個(gè)信號(hào)量。

①sem_init()函數(shù)

man sem_init

頭文件：

#include<semaphore.h>

注意：編譯的時(shí)候要加-pthread

這個(gè)函數(shù)初始化一個(gè)無名信號(hào)量，
這個(gè)信號(hào)量在地址sem處，sem是一個(gè)sem_t *類型的變量，表示一個(gè)地址；（第一個(gè)參數(shù)）
這個(gè)信號(hào)量的初始值是第三個(gè)參數(shù)value，它是一個(gè)無符號(hào)int型，即大于等于0的整數(shù)；
第二個(gè)參數(shù)pshared表示這個(gè)信號(hào)量是在進(jìn)程間共享還是在某個(gè)進(jìn)程下的線程之間共享：
當(dāng)pshared為0，表示信號(hào)量在某個(gè)進(jìn)程的的線程之間共享，并且信號(hào)量位于所有線程都能訪問到的地方，比如全局變量，或者在堆里動(dòng)態(tài)分配的變量；
當(dāng)pshared不為0，表示信號(hào)量在不同進(jìn)程之間共享，并且信號(hào)量位于共享內(nèi)存shm中，一共有三種方式創(chuàng)建共享內(nèi)存：POSIX共享內(nèi)存對(duì)象、System V共享內(nèi)存段、使用mmap()函數(shù)創(chuàng)建的共享映射。下面的示例中使用第三種方式。

返回值：信號(hào)量初始化成功，就返回0；否則返回-1；

②sem_wait()函數(shù)：

man sem_wait

頭文件：

#include<semaphore.h>

注意：編譯的時(shí)候要加-pthread

這個(gè)函數(shù)是用來減少decrement信號(hào)量的個(gè)數(shù)的。
如果信號(hào)量的個(gè)數(shù)大于0，就讓信號(hào)量的個(gè)數(shù)減一并且立刻返回；
如果信號(hào)量的個(gè)數(shù)為0，這個(gè)函數(shù)就會(huì)進(jìn)入阻塞態(tài)，直到別的進(jìn)程或者線程發(fā)布了信號(hào)量（即信號(hào)量的個(gè)數(shù)大于0）才會(huì)被喚醒；
參數(shù)就是上面的sem_init()函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)sem_t*，即創(chuàng)建的信號(hào)量的地址。
返回值：該函數(shù)調(diào)用成功，就返回0；否則返回-1；

③sem_post()函數(shù)：

man sem_post

頭文件：

#include<semaphore.h>

注意：編譯的時(shí)候要加-pthread

這個(gè)函數(shù)是用來增加increment信號(hào)量的個(gè)數(shù)的。
如果信號(hào)量的個(gè)數(shù)為0，就讓信號(hào)量的個(gè)數(shù)加一，此時(shí)那些因?yàn)樾盘?hào)量個(gè)數(shù)為0而處于阻塞態(tài)的進(jìn)程或者線程就會(huì)被喚醒；
參數(shù)也是是上面的sem_init()函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)sem_t*，即創(chuàng)建的信號(hào)量的地址。
返回值：該函數(shù)調(diào)用成功，就返回0；否則返回-1；

示例：
用fork函數(shù)創(chuàng)建父子進(jìn)程：
父進(jìn)程在一個(gè)while(1)循環(huán)中專門消耗信號(hào)量，每次消耗1個(gè)；
子進(jìn)程剛開始消耗1個(gè)消耗量，
然后子進(jìn)程在一個(gè)while(1)循環(huán)中每隔10秒發(fā)布2個(gè)信號(hào)量，緊接著再消耗1個(gè)信號(hào)量。

因由于是進(jìn)程間共享信號(hào)量，所以信號(hào)必須在共享內(nèi)存中，示例中用mmap函數(shù)在當(dāng)前進(jìn)程中創(chuàng)建共享映射，所以想了解下mmap函數(shù)：

man mmap

頭文件：

#include<sys/mman.h>

第一個(gè)參數(shù)設(shè)置為NULL，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分配一個(gè)空間來放這個(gè)共享映射；
第二個(gè)參數(shù)是創(chuàng)建的共享映射的長(zhǎng)度，因?yàn)?strong>創(chuàng)建共享映射是為了放信號(hào)量，所以長(zhǎng)度就設(shè)置為信號(hào)量的大小，即sizeof(sem_t)；

返回值：如果成功創(chuàng)建了共享映射，就返回此映射區(qū)域的指針void*，將其強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為sem_init函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)類型sem_t*，也就是信號(hào)量的地址；如果創(chuàng)建失敗就返回-1。

示例中的寫法：

sem_t* semAddr;//信號(hào)量的地址 //用mmap函數(shù)創(chuàng)建共享映射，信號(hào)量就在這里 semAddr = (sem_t*)mmap(NULL, sizeof(sem_t), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0); sem_init(semAddr, 1, 1);//第二個(gè)參數(shù)pshared為1，表示信號(hào)量在進(jìn)程間共享，此時(shí)的信號(hào)量必須是共享內(nèi)存區(qū)域中的某個(gè)位置的地址

代碼：

#include<iostream> #include<semaphore.h> #include<sys/types.h> #include<sys/mman.h> #include<unistd.h> using namespace std; int main(){sem_t* semAddr;//信號(hào)量的地址//用mmap函數(shù)創(chuàng)建共享映射，信號(hào)量就在這里semAddr = (sem_t*)mmap(NULL, sizeof(sem_t), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);sem_init(semAddr, 1, 3);//第二個(gè)參數(shù)pshared為1，表示信號(hào)量在進(jìn)程間共享，此時(shí)的信號(hào)量必須是共享內(nèi)存區(qū)域中的某個(gè)位置的地址//第三個(gè)參數(shù)表示信號(hào)量的個(gè)數(shù)，設(shè)置為1，表示剛開始有3個(gè)信號(hào)量pid_t pid;//fork函數(shù)的返回值pid = fork();if(pid > 0){//父進(jìn)程：while(1){sem_wait(semAddr);//消耗信號(hào)量，信號(hào)量大于0時(shí)讓信號(hào)量減一，并執(zhí)行下一句；當(dāng)信號(hào)量為0時(shí)，父進(jìn)程就會(huì)處于阻塞態(tài)，從而無法執(zhí)行下一句cout << "這里是父進(jìn)程...，此時(shí)信號(hào)量 大于0 ，因此父進(jìn)程得以運(yùn)行。" << endl;sleep(1);//讓出共享資源}}else if(pid == 0){//子進(jìn)程：sem_wait(semAddr);//消耗信號(hào)量，信號(hào)量大于0時(shí)讓信號(hào)量減一，并執(zhí)行下一句；當(dāng)信號(hào)量為0時(shí)，子進(jìn)程就會(huì)處于阻塞態(tài)，從而無法執(zhí)行下一句cout << "子進(jìn)程..." << endl;sleep(1);//讓出共享資源while(1){cout << "子進(jìn)程每隔10秒發(fā)布2個(gè)信號(hào)量：（注意：這句沒有消耗信號(hào)量！！！）" << endl;//這是子進(jìn)程，sleep(10);//每隔5秒發(fā)布一個(gè)信號(hào)量sem_post(semAddr);//發(fā)布信號(hào)量sem_post(semAddr);//發(fā)布信號(hào)量//sleep(1);sem_wait(semAddr);//消耗信號(hào)量，信號(hào)量大于0時(shí)讓信號(hào)量減一，并執(zhí)行下一句；當(dāng)信號(hào)量為0時(shí)，子進(jìn)程就會(huì)處于阻塞態(tài)，從而無法執(zhí)行下一句cout << "子進(jìn)程..." << endl;sleep(1);//讓出共享資源}}return 0; }

編譯運(yùn)行：
記得加-pthread

函數(shù)的功能：
用mmap函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)共享映射，返回映射的地址，映射的大小是信號(hào)量的大小；
然后用sem_init函數(shù)初始化信號(hào)量，信號(hào)量的個(gè)數(shù)為3個(gè)，在進(jìn)程間共享；
然后用fork函數(shù)創(chuàng)建父子進(jìn)程：
父進(jìn)程在一個(gè)while(1)循環(huán)中專門消耗信號(hào)量，每次消耗1個(gè)；
子進(jìn)程剛開始消耗1個(gè)消耗量，
然后子進(jìn)程在一個(gè)while(1)循環(huán)中每隔10秒發(fā)布2個(gè)信號(hào)量，緊接著再消耗1個(gè)信號(hào)量。

上面的運(yùn)行結(jié)果的解釋：
剛開始有3個(gè)信號(hào)量，父子進(jìn)程分別消耗2個(gè)和1個(gè)信號(hào)量；（紅色剪頭）
然后打印內(nèi)容提示：每隔10秒子進(jìn)程發(fā)布2個(gè)信號(hào)量；（黃色箭頭，注意：打印操作不消耗信號(hào)量）
接下來就是每次發(fā)布2個(gè)消耗量，父子進(jìn)程各消耗1個(gè)，一直循環(huán)下去…

第17節(jié)課：命名信號(hào)量

無關(guān)進(jìn)程（沒親緣關(guān)系的進(jìn)程）之間使用信號(hào)量來通信的話，就需要用到命名信號(hào)量。

上面第16節(jié)課中無名信號(hào)量中的示例使用的是mmap函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)共享映射，并返回此映射的地址，然后用這個(gè)地址作為初始化信號(hào)量sem_init時(shí)的第一個(gè)參數(shù)。
本節(jié)課用的函數(shù)有：
①sem_open函數(shù)：創(chuàng)建信號(hào)量；
②sem_wait函數(shù)：消耗信號(hào)量；
③sem_post函數(shù)：發(fā)布信號(hào)量；
④sem_close函數(shù)：刪除進(jìn)程和信號(hào)量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；

①sem_open函數(shù)

man sem_open

頭文件：

#include <fcntl.h> /* For O_* constants */ #include <sys/stat.h> /* For mode constants */ #include <semaphore.h>

這個(gè)函數(shù)用來 初始化一個(gè)新的命名信號(hào)量 或者 打開一個(gè)已經(jīng)存在的命名信號(hào)量；

第一個(gè)參數(shù)是信號(hào)量的名稱：const char*類型；
第二個(gè)參數(shù)O_CREAT
第三個(gè)參數(shù)是權(quán)限，0666表示讀寫權(quán)限；
第四個(gè)參數(shù)是信號(hào)量的個(gè)數(shù)；

返回值：如果函數(shù)調(diào)用成功就返回信號(hào)量的地址sem_t*，不同進(jìn)程或者同一進(jìn)程的不同線程就是通過訪問這個(gè)值來消耗sem_wait或者發(fā)布sem_post信號(hào)量。

②sem_wait函數(shù) ③sem_post函數(shù) 的使用方法見上節(jié)課

④sem_close函數(shù)

man sem_close

頭文件：

#include <semaphore.h>

此函數(shù)用來刪除進(jìn)程和信號(hào)量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；
參數(shù)是信號(hào)量的地址；
返回值：如果函數(shù)調(diào)用成功，返回0；否則返回-1；

示例：
進(jìn)程1用sem_open創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量，初始化為3個(gè)；
進(jìn)程1在一個(gè)while(1)循環(huán)中專門消耗sem_wait信號(hào)量，每次消耗1個(gè)；
進(jìn)程2剛開始消耗sem_wait掉1個(gè)消耗量，
然后進(jìn)程2在一個(gè)while(1)循環(huán)中每隔10秒發(fā)布sem_post2個(gè)信號(hào)量，緊接著再消耗1個(gè)信號(hào)量；
然后用sem_close函數(shù)用來刪除進(jìn)程和信號(hào)量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

代碼：
process1.cpp

#include<iostream> #include<semaphore.h> #include<fcntl.h> #include<sys/stat.h> //#include<sys/types.h> //#include<sys/mman.h> #include<unistd.h>using namespace std; int main(){sem_t* semAddr;//信號(hào)量的地址semAddr = sem_open("my_semaphore1", O_CREAT, 0666, 3);//打開一個(gè)已存在的信號(hào)量或者新建一個(gè)新的信號(hào)量，個(gè)數(shù)初始化為3個(gè)while(1){sem_wait(semAddr);//消耗信號(hào)量，信號(hào)量大于0時(shí)讓信號(hào)量減一，并執(zhí)行下一句；當(dāng)信號(hào)量為0時(shí)，進(jìn)程1就會(huì)處于阻塞態(tài)，從而無法執(zhí)行下一句cout << "這里是進(jìn)程1...，此時(shí)信號(hào)量 大于0 ，因此父進(jìn)程得以運(yùn)行。" << endl;sleep(1);//讓出共享資源}sem_close(semAddr);return 0; }

process2.cpp

#include<iostream> #include<semaphore.h> #include<fcntl.h> #include<sys/stat.h> //#include<sys/types.h> //#include<sys/mman.h> #include<unistd.h>using namespace std; int main(){sem_t* semAddr;//信號(hào)量的地址semAddr = sem_open("my_semaphore1", O_CREAT, 0666, 3);//打開一個(gè)已存在的信號(hào)量或者新建一個(gè)新的信號(hào)量，個(gè)數(shù)初始化為3個(gè)sem_wait(semAddr);//消耗信號(hào)量，信號(hào)量大于0時(shí)讓信號(hào)量減一，并執(zhí)行下一句；當(dāng)信號(hào)量為0時(shí)，進(jìn)程2就會(huì)處于阻塞態(tài)，從而無法執(zhí)行下一句cout << "進(jìn)程2..." << endl;sleep(1);//讓出共享資源while(1){cout << "進(jìn)程2每隔10秒發(fā)布2個(gè)信號(hào)量：（注意：這句沒有消耗信號(hào)量！！！）" << endl;//這是子進(jìn)程，sleep(10);//每隔5秒發(fā)布一個(gè)信號(hào)量sem_post(semAddr);//發(fā)布信號(hào)量sem_post(semAddr);//發(fā)布信號(hào)量//sleep(1);sem_wait(semAddr);//消耗信號(hào)量，信號(hào)量大于0時(shí)讓信號(hào)量減一，并執(zhí)行下一句；當(dāng)信號(hào)量為0時(shí)，進(jìn)程2就會(huì)處于阻塞態(tài)，從而無法執(zhí)行下一句cout << "進(jìn)程2..." << endl;sleep(1);//讓出共享資源}sem_close(semAddr);return 0; }

編譯運(yùn)行：
記得加-pthread

如果把進(jìn)程2的先消耗1個(gè)信號(hào)量的代碼屏蔽掉，那么第2次運(yùn)行就可以正常的發(fā)布信號(hào)量了；
process2.cpp

#include<iostream> #include<semaphore.h> #include<fcntl.h> #include<sys/stat.h> //#include<sys/types.h> //#include<sys/mman.h> #include<unistd.h>using namespace std; int main(){sem_t* semAddr;//信號(hào)量的地址semAddr = sem_open("my_semaphore1", O_CREAT, 0666, 3);//打開一個(gè)已存在的信號(hào)量或者新建一個(gè)新的信號(hào)量，個(gè)數(shù)初始化為3個(gè) // sem_wait(semAddr);//消耗信號(hào)量，信號(hào)量大于0時(shí)讓信號(hào)量減一，并執(zhí)行下一句；當(dāng)信號(hào)量為0時(shí)，進(jìn)程2就會(huì)處于阻塞態(tài)，從而無法執(zhí)行下一句// cout << "進(jìn)程2..." << endl;// sleep(1);//讓出共享資源while(1){cout << "進(jìn)程2每隔10秒發(fā)布2個(gè)信號(hào)量：（注意：這句沒有消耗信號(hào)量！！！）" << endl;//這是子進(jìn)程，sleep(10);//每隔5秒發(fā)布一個(gè)信號(hào)量sem_post(semAddr);//發(fā)布信號(hào)量sem_post(semAddr);//發(fā)布信號(hào)量//sleep(1);sem_wait(semAddr);//消耗信號(hào)量，信號(hào)量大于0時(shí)讓信號(hào)量減一，并執(zhí)行下一句；當(dāng)信號(hào)量為0時(shí)，進(jìn)程2就會(huì)處于阻塞態(tài)，從而無法執(zhí)行下一句cout << "進(jìn)程2..." << endl;sleep(1);//讓出共享資源}sem_close(semAddr);return 0; }

然后再編譯運(yùn)行，此時(shí)等待10秒后，進(jìn)程2發(fā)布兩個(gè)信號(hào)量，然后兩個(gè)進(jìn)程就不再是阻塞態(tài)了。

第18節(jié)課：線程間信號(hào)量同步

上面的第16、17節(jié)課分別是父子進(jìn)程間共享無名信號(hào)量；無親緣關(guān)系的進(jìn)程間共享命名信號(hào)量；本節(jié)課講同一進(jìn)程的不同線程間共享無名信號(hào)量。

大致回顧下sem_init()函數(shù)介紹：

頭文件：

#include<semaphore.h>

注意：編譯的時(shí)候要加-pthread

這個(gè)函數(shù)初始化一個(gè)無名信號(hào)量，
第一個(gè)參數(shù)是信號(hào)量的地址；
第二個(gè)參數(shù)表示這個(gè)信號(hào)量是在進(jìn)程間共享還是在某個(gè)進(jìn)程下的線程之間共享：

• 當(dāng)pshared為0，表示信號(hào)量在某個(gè)進(jìn)程的的線程之間共享，并且信號(hào)量位于所有線程都能訪問到的地方，比如全局變量，或者在堆里動(dòng)態(tài)分配的變量；
• 當(dāng)pshared不為0，表示信號(hào)量在不同進(jìn)程之間共享，并且信號(hào)量位于共享內(nèi)存shm中，一共有三種方式創(chuàng)建共享內(nèi)存：POSIX共享內(nèi)存對(duì)象、System V共享內(nèi)存段、使用mmap()函數(shù)創(chuàng)建的共享映射。下面的示例中使用第三種方式。

第三個(gè)參數(shù)是信號(hào)量的個(gè)數(shù)；
返回值：信號(hào)量初始化成功，就返回0；否則返回-1；

------------------------------分割線-----------------------------------

如果是進(jìn)程間共享信號(hào)量，第二個(gè)參數(shù)就寫1，然后有三種方式可以在創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)容，用來存放信號(hào)量，這樣各個(gè)進(jìn)程就可以訪問到信號(hào)量，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。例如：

sem_t* semAddr;//信號(hào)量的地址 //用mmap函數(shù)創(chuàng)建共享映射，信號(hào)量就在這里 semAddr = (sem_t*)mmap(NULL, sizeof(sem_t), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0); sem_init(semAddr, 1, 3);//第二個(gè)參數(shù)是1，表示該信號(hào)量是進(jìn)程間共享，第三個(gè)參數(shù)表示信號(hào)量有3個(gè)

如果是同一進(jìn)程的不同線程間共享信號(hào)量，第二個(gè)參數(shù)就寫0，此時(shí)信號(hào)量應(yīng)該位于所有線程都能訪問到的地方，比如全局變量，或者在堆里動(dòng)態(tài)分配的變量。

示例：（和前兩節(jié)課的例子差不多）
用sem_init(&sem, 0, 3);初始化一個(gè)信號(hào)量，個(gè)數(shù)為3個(gè)；
線程1在一個(gè)while(1)循環(huán)中專門消耗sem_wait信號(hào)量，每次消耗1個(gè)；
線程2剛開始消耗sem_wait掉1個(gè)消耗量，
然后進(jìn)程2在一個(gè)while(1)循環(huán)中每隔10秒發(fā)布sem_post2個(gè)信號(hào)量，緊接著再消耗1個(gè)信號(hào)量。

代碼：

#include<semaphore.h> #include<unistd.h> #include<pthread.h> #include<iostream> using namespace std;void* pthread1_func(void *); void* pthread2_func(void *);int count = 0; sem_t sem;//信號(hào)量為全局變量int main(){pthread_t pthread1, pthread2;//線程號(hào)int res;//初始化信號(hào)量：sem_init(&sem, 0, 3);//第二個(gè)參數(shù)為0表示線程間共享信號(hào)量，信號(hào)量的個(gè)數(shù)初始化為3個(gè)//創(chuàng)建線程：res = pthread_create(&pthread1, nullptr, pthread1_func, nullptr);if(res == 0) cout << "pthread1創(chuàng)建成功！" << endl;else perror("pthread_create");res = pthread_create(&pthread2, nullptr, pthread2_func, nullptr);if(res == 0) cout << "pthread2創(chuàng)建成功！" << endl;else perror("pthread_create");//線程合并，也即結(jié)束線程:pthread_join(pthread1, nullptr); cout << "pthread1結(jié)束了" << endl;pthread_join(pthread1, nullptr); cout << "pthread2結(jié)束了！" << endl;return 0; }void* pthread1_func(void *){while(1){sem_wait(&sem);//消耗1個(gè)信號(hào)量cout << "pthread1-(" << ++count << ")" << endl;//消耗第 " << ++count << " 個(gè)信號(hào)量。" << endl;sleep(1);}return nullptr; } void* pthread2_func(void *){sem_wait(&sem);//消耗1個(gè)信號(hào)量cout << "pthread2-(" << ++count << ")" << endl;//消耗第 " << ++count << " 個(gè)信號(hào)量。" << endl;//sleep(1);while(1){cout << "進(jìn)程2每隔5秒發(fā)布2個(gè)信號(hào)量(注意：這條內(nèi)容不消耗信號(hào)量)" << endl;//sleep(5);sem_post(&sem);//發(fā)布1個(gè)信號(hào)量sem_post(&sem);//發(fā)布1個(gè)信號(hào)量sem_wait(&sem);//消耗1個(gè)信號(hào)量cout << "pthread2-(" << ++count << ")" << endl;//消耗第 " << ++count << " 個(gè)信號(hào)量。" << endl;sleep(1);}return nullptr; }

編譯運(yùn)行：
（記得加-pthread）

☆☆☆⑤任務(wù)間的同步 之 互斥鎖mutex

第19節(jié)課：互斥鎖（常用在線程間的同步）

//先安裝兩個(gè)文件： sudo apt-get install glibc-doc sudo apt-get install manpages-posix-devman pthread_mutex_init

頭文件：

#include<pthread.h>

要用到的函數(shù)：
pthread_mutex_init函數(shù)：初始化互斥鎖
pthread_mutex_lock函數(shù)：給共享資源加鎖
pthread_mutex_unlock函數(shù)：給共享資源解鎖

互斥鎖mutex用來保護(hù)共享數(shù)據(jù)；
一個(gè)互斥鎖mutex只有兩種狀態(tài)：解鎖狀態(tài)（不被任何線程占用） 和 加鎖狀態(tài)（只能被一個(gè)線程占有）；
一個(gè)互斥鎖mutex不會(huì)被兩個(gè)不同的線程同時(shí)占有；
如果線程1嘗試給某個(gè)（已經(jīng)被線程2上了鎖的）共享資源加鎖，那么線程1將被掛起（suspended）直到線程2解鎖之后才行。

第一個(gè)參數(shù)：pthread_mutex_t*類型，表示互斥鎖的地址；
第二個(gè)參數(shù)：通常寫NULL；
返回值：pthread_mutex_init 函數(shù)總是返回0，其他幾個(gè)函數(shù)在函數(shù)調(diào)用成功時(shí)返回0，調(diào)用失敗時(shí)返回非零。
pthread_mutex_init always returns 0. The other mutex functions return 0 on success and a non-zero error code on error.

示例：（和上節(jié)課的例子相似）
用pthread_mutex_init初始化一個(gè)互斥鎖；
線程1在一個(gè)while(1)循環(huán)中先加鎖，然后打印hello world，然后解鎖，然后sleep(1)讓出系統(tǒng)資源；
線程2剛開始先sleep(1)（讓線程1先運(yùn)行），然后也在一個(gè)while(1)循環(huán)中先加鎖，然后打印good morning，然后解鎖，然后sleep(1)讓出系統(tǒng)資源；

代碼：

#include<semaphore.h> #include<unistd.h> #include<pthread.h> #include<iostream> using namespace std;void* pthread1_func(void *); void* pthread2_func(void *);//int count = 0; //sem_t sem;//信號(hào)量為全局變量 pthread_mutex_t my_mutex;//互斥鎖為全局變量int main(){pthread_t pthread1, pthread2;//線程號(hào)int res;//初始化互斥鎖：pthread_mutex_init(&my_mutex, nullptr);//創(chuàng)建線程：res = pthread_create(&pthread1, nullptr, pthread1_func, nullptr);if(res == 0) cout << "pthread1創(chuàng)建成功！" << endl;else perror("pthread_create");res = pthread_create(&pthread2, nullptr, pthread2_func, nullptr);if(res == 0) cout << "pthread2創(chuàng)建成功！" << endl;else perror("pthread_create");//線程合并，也即結(jié)束線程:pthread_join(pthread1, nullptr); cout << "pthread1結(jié)束了" << endl;pthread_join(pthread1, nullptr); cout << "pthread2結(jié)束了！" << endl;return 0; }void* pthread1_func(void *){while(1){pthread_mutex_lock(&my_mutex);//加鎖for(int i = 0; i < 5; ++i){cout << "hello world ：" << i + 1 << "; ";//打印5次 pthread1sleep(1);} cout << endl;pthread_mutex_unlock(&my_mutex);//記得解鎖sleep(1);//記得讓出系統(tǒng)資源}return nullptr; } void* pthread2_func(void *){sleep(1);//先讓出系統(tǒng)資源，讓線程1先運(yùn)行while(1){pthread_mutex_lock(&my_mutex);//加鎖for(int i = 0; i < 5; ++i){cout << "good morning ：" << i + 1 << "; ";//打印5次sleep(1);} cout << endl;pthread_mutex_unlock(&my_mutex);//記得解鎖sleep(1);//記得讓出系統(tǒng)資源}return nullptr; }

編譯運(yùn)行：

☆☆☆⑥內(nèi)核和應(yīng)用進(jìn)程間/進(jìn)程和進(jìn)程間 傳遞的控制命令 之 信號(hào)signal

第20節(jié)課：信號(hào)signal

信號(hào)區(qū)別于之前的信號(hào)量semaphore；
信號(hào)是指內(nèi)核和應(yīng)用進(jìn)程之間以及應(yīng)用進(jìn)程和應(yīng)用進(jìn)程之間傳遞的一些控制命令，很少用信號(hào)來傳遞數(shù)據(jù)。

在終端運(yùn)行程序時(shí)如果想要結(jié)束運(yùn)行，鍵盤上按Ctrl+c程序就會(huì)停止，就是給當(dāng)前進(jìn)程發(fā)送一個(gè)信號(hào)，讓它停止。
（補(bǔ)充：之前遇到過按Ctrl+c只是父進(jìn)程停止了，但子進(jìn)程還在運(yùn)行的情況，這是因?yàn)镃trl+c是發(fā)送給父進(jìn)程的，并沒有發(fā)給子進(jìn)程，所以子進(jìn)程一直在運(yùn)行。如果停止子進(jìn)程，打印子進(jìn)程的pid，假如說是2997，然后在另一個(gè)終端輸入指令kill 2997，就可以刪除了。）

查看Linux支持哪些信號(hào)：

kill -l

共64種信號(hào)，上面說的Ctrl+c屬于第二種：SIGINT。

本節(jié)課會(huì)用到的函數(shù)：
①kill函數(shù)；
②signal函數(shù)。

①kill函數(shù)

man 2 kill

頭文件：

#include<sys/types.h> #include<signal.h>

kill函數(shù)的功能：發(fā)送任意信號(hào)給任意進(jìn)程組或者進(jìn)程。
第一個(gè)參數(shù)是進(jìn)程號(hào)pid，

• 如果pid是正數(shù)，就把信號(hào)發(fā)給進(jìn)程ID為pid的進(jìn)程；
• 如果pid是0，就把信號(hào)發(fā)給當(dāng)前進(jìn)程組的每個(gè)進(jìn)程；
• 如果pid是-1，就把信號(hào)發(fā)給所有允許發(fā)送信號(hào)的進(jìn)程，除了process 1；

第二個(gè)參數(shù)是要發(fā)送的信號(hào)signal，共64種。

示例1：（kill函數(shù)）
創(chuàng)建父子進(jìn)程， 子進(jìn)程每隔1秒打印一句話，父進(jìn)程等待十秒后，給子進(jìn)程發(fā)送一個(gè)信號(hào)SIGKILL，把子進(jìn)程停止；然后父進(jìn)程也結(jié)束了。

代碼：

#include<sys/types.h> #include<signal.h> #include<unistd.h> #include<iostream> using namespace std; int main(){pid_t pid;pid = fork();//fork的返回值：父進(jìn)程返回子進(jìn)程的pid；子進(jìn)程返回0。if(pid > 0){//父進(jìn)程cout << "父進(jìn)程的ID號(hào)：" << getpid() << endl;sleep(10);kill(pid, SIGKILL);//給子進(jìn)程發(fā)送SIGKILL信號(hào)}else if(pid == 0){//子進(jìn)程int count = 0;cout << "子進(jìn)程的ID號(hào)：" << getpid() << endl;while(1){cout << "子進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間：" << ++count << " 秒..." << endl;sleep(1);}}else perror("fork");return 0; }

編譯運(yùn)行：

②signal函數(shù)：

man signal

頭文件：

#include<signal.h>

具體的函數(shù)用法可以看看下面的幾篇博客：
博客1：signal函數(shù)中的2. signal信號(hào)處理機(jī)制；
博客2：Signal ()函數(shù)詳細(xì)介紹 Linux函數(shù)；
博客3：【Linux函數(shù)】Signal ()函數(shù)詳細(xì)介紹；

（博客1）
2.signal信號(hào)處理機(jī)制
可以用函數(shù)signal注冊(cè)一個(gè)信號(hào)捕捉函數(shù)。
函數(shù)原型為：

#include<signal.h> typedef void (*sighandler_t)(int);//信號(hào)捕捉函數(shù) sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

第1個(gè)參數(shù)signum表示要捕捉的信號(hào)；
第2個(gè)參數(shù)是個(gè)函數(shù)指針，表示要對(duì)該信號(hào)進(jìn)行捕捉的函數(shù)，該參數(shù)也可以是SIG_DFL(表示交由系統(tǒng)缺省default處理，相當(dāng)于白注冊(cè)了)或SIG_IGN(表示忽略ignore掉該信號(hào)而不做任何處理)。
返回值：signal如果調(diào)用成功，返回以前該信號(hào)的處理函數(shù)的地址，否則返回 SIG_ERR。

sighandler_t是信號(hào)捕捉函數(shù)，由signal函數(shù)注冊(cè)，注冊(cè)以后，在整個(gè)進(jìn)程運(yùn)行過程中均有效，并且對(duì)不同的信號(hào)可以注冊(cè)同一個(gè)信號(hào)捕捉函數(shù)。該函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)，表示信號(hào)值。

看下面三個(gè)示例：

捕捉終端CTRL+c產(chǎn)生的SIGINT信號(hào)：

#include <unistd.h> #include<iostream> #include<signal.h> #include <sys/types.h> using namespace std; //信號(hào)捕捉函數(shù)： void SignHandler(int iSignNo) {//printf("Capture sign no:%d/n",iSignNo); cout << "Capture sign no:" << iSignNo << endl; }int main() {cout << "當(dāng)前進(jìn)程的ID號(hào)為：" << getpid() << endl;signal(SIGINT,SignHandler);//捕獲int count = 0;while(true){cout << "count " << ++count << endl;sleep(1);}return 0; }

解釋：
該程序運(yùn)行起來以后，通過按 CTRL+c將不再終止程序的運(yùn)行。因?yàn)镃TRL+c產(chǎn)生的SIGINT信號(hào)已經(jīng)由進(jìn)程中注冊(cè)的SignHandler函數(shù)捕捉了。
該程序可以通過 Ctrl+/終止，因?yàn)榻M合鍵Ctrl+/能夠產(chǎn)生SIGQUIT信號(hào)，而該信號(hào)的捕捉函數(shù)尚未在程序中注冊(cè)。（這句話試了之后沒有用，最后還是在另外一個(gè)終端輸入kill 進(jìn)程號(hào)才結(jié)束的）

編譯運(yùn)行：

忽略掉終端CTRL+c產(chǎn)生的SIGINT信號(hào)：

#include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<signal.h> #include<iostream> using namespace std; int main(){cout << "當(dāng)前進(jìn)程的ID號(hào)為：" << getpid() << endl;signal(SIGINT, SIG_IGN);//忽略int count = 0;while(1){cout << "count " << ++count << endl;sleep(1);}return 0; }

該程序運(yùn)行起來以后，將CTRL+C產(chǎn)生的SIGINT信號(hào)忽略掉了，所以CTRL＋C將不再能是該進(jìn)程終止，要終止該進(jìn)程，可以在另一個(gè)終端輸入kill 進(jìn)程號(hào)。

編譯運(yùn)行：

接受信號(hào)的默認(rèn)處理,接受默認(rèn)處理就相當(dāng)于沒有寫信號(hào)處理程序：

#include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<signal.h> #include<iostream> using namespace std; int main(){cout << "當(dāng)前進(jìn)程的ID號(hào)為：" << getpid() << endl;signal(SIGINT, SIG_DFL);//缺省，默認(rèn)int count = 0;while(1){cout << "count " << ++count << endl;sleep(1);}return 0; }

編譯運(yùn)行：

糾正一下：博客里寫錯(cuò)了，不是Ctrl+/，而是Ctrl+\，這才是SIGQUIT信號(hào)的意思：

（博客2）

SignalDescription

SIGABRT	由調(diào)用abort函數(shù)產(chǎn)生，進(jìn)程非正常退出
SIGALRM	用alarm函數(shù)設(shè)置的timer超時(shí)或setitimer函數(shù)設(shè)置的interval timer超時(shí)
SIGBUS	某種特定的硬件異常，通常由內(nèi)存訪問引起
SIGCANCEL	由Solaris Thread Library內(nèi)部使用，通常不會(huì)使用
SIGCHLD	進(jìn)程Terminate或Stop的時(shí)候，SIGCHLD會(huì)發(fā)送給它的父進(jìn)程。缺省情況下該Signal會(huì)被忽略
SIGCONT	當(dāng)被stop的進(jìn)程恢復(fù)運(yùn)行的時(shí)候，自動(dòng)發(fā)送
SIGEMT	和實(shí)現(xiàn)相關(guān)的硬件異常
SIGFPE	數(shù)學(xué)相關(guān)的異常，如被0除，浮點(diǎn)溢出，等等
SIGFREEZE	Solaris專用，Hiberate或者Suspended時(shí)候發(fā)送
SIGHUP	發(fā)送給具有Terminal的Controlling Process，當(dāng)terminal被disconnect時(shí)候發(fā)送
SIGILL	非法指令異常
SIGINFO	BSD signal由Status Key產(chǎn)生，通常是CTRL+T。發(fā)送給所有Foreground Group的進(jìn)程
SIGINT	由Interrupt Key產(chǎn)生，通常是CTRL+C或者DELETE。發(fā)送給所有ForeGround Group的進(jìn)程
SIGIO	異步IO事件
SIGIOT	實(shí)現(xiàn)相關(guān)的硬件異常，一般對(duì)應(yīng)SIGABRT
SIGKILL	無法處理和忽略。中止某個(gè)進(jìn)程
SIGLWP	由Solaris Thread Libray內(nèi)部使用
SIGPIPE	在reader中止之后寫Pipe的時(shí)候發(fā)送
SIGPOLL	當(dāng)某個(gè)事件發(fā)送給Pollable Device的時(shí)候發(fā)送
SIGPROF	Setitimer指定的Profiling Interval Timer所產(chǎn)生
SIGPWR	和系統(tǒng)相關(guān)。和UPS相關(guān)。
SIGQUIT	輸入Quit Key的時(shí)候（CTRL+\）發(fā)送給所有Foreground Group的進(jìn)程
SIGSEGV	非法內(nèi)存訪問
SIGSTKFLT	Linux專用，數(shù)學(xué)協(xié)處理器的棧異常
SIGSTOP	中止進(jìn)程。無法處理和忽略。
SIGSYS	非法系統(tǒng)調(diào)用
SIGTERM	請(qǐng)求中止進(jìn)程，kill命令缺省發(fā)送
SIGTHAW	Solaris專用，從Suspend恢復(fù)時(shí)候發(fā)送
SIGTRAP	實(shí)現(xiàn)相關(guān)的硬件異常。一般是調(diào)試異常
SIGTSTP	Suspend Key，一般是Ctrl+Z。發(fā)送給所有Foreground Group的進(jìn)程
SIGTTIN	當(dāng)Background Group的進(jìn)程嘗試讀取Terminal的時(shí)候發(fā)送
SIGTTOU	當(dāng)Background Group的進(jìn)程嘗試寫Terminal的時(shí)候發(fā)送
SIGURG	當(dāng)out-of-band data接收的時(shí)候可能發(fā)送
SIGUSR1	用戶自定義signal 1
SIGUSR2	用戶自定義signal 2
SIGVTALRM	setitimer函數(shù)設(shè)置的Virtual Interval Timer超時(shí)的時(shí)候
SIGWAITING	Solaris Thread Library內(nèi)部實(shí)現(xiàn)專用
SIGWINCH	當(dāng)Terminal的窗口大小改變的時(shí)候，發(fā)送給Foreground Group的所有進(jìn)程
SIGXCPU	當(dāng)CPU時(shí)間限制超時(shí)的時(shí)候
SIGXFSZ	進(jìn)程超過文件大小限制
SIGXRES	Solaris專用，進(jìn)程超過資源限制的時(shí)候發(fā)送

（博客3）
博客3的內(nèi)容基本就是從博客1和2中整理的內(nèi)容整合到一起，寫的更清晰好看一些。

補(bǔ)充：
The signals SIGKILL and SIGSTOP cannot be caught or ignored.//SIGKILL和SIGSTOP信號(hào)不能被捕獲或者忽略。
有的信號(hào)是允許修改的，但有的信號(hào)是不能修改和屏蔽的，只能按照系統(tǒng)的設(shè)定去執(zhí)行。

☆☆☆⑦socket套接字

這部分內(nèi)容屬于網(wǎng)絡(luò)編程的范圍，具體就是TCP、UDP的實(shí)現(xiàn)，見下面的 五、Linux網(wǎng)絡(luò)編程。

五、Linux網(wǎng)絡(luò)編程

點(diǎn)這里

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的①Linux简明系统编程（嵌入式公众号的课）---总课时12h的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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