Linux系统编程实验六进程间通信.docx
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Linux系统编程实验六进程间通信
实验六：
进程间通信
●实验目的：
学会进程间通信方式：
无名管道，有名管道，信号，消息队列，
●实验要求：
（一）在父进程中创建一无名管道，并创建子进程来读该管道，父进程来写该管道
（二）在进程中为SIGBUS注册处理函数，并向该进程发送SIGBUS信号
（三）创建一消息队列，实现向队列中存放数据和读取数据
●实验器材：
软件：
安装了Linux的vmware虚拟机
硬件：
PC机一台
●实验步骤：
（一）无名管道的使用
1、编写实验代码pipe_rw.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain（）
{
intpipe_fd[2];//管道返回读写文件描述符
pid_tpid;
charbuf_r[100];
char*p_wbuf;
intr_num;
memset（buf_r,0,sizeof（buf_r））;//将buf_r初始化
charstr1[]=”parentwrite1“holle””;
charstr2[]=”parentwrite2“pipe”\n”;
r_num=30;
/*创建管道*/
if（pipe（pipe_fd）<0）
{
printf（"pipecreateerror\n"）;
return-1;
}
/*创建子进程*/
if（（pid=fork（））==0）//子进程执行代码
{
//1、子进程先关闭了管道的写端
close（pipe_fd[1]）;
//2、让父进程先运行，这样父进程先写子进程才有内容读
sleep
（2）;
//3、读取管道的读端，并输出数据
if（read（pipe_fd[0],buf_r,r_num）<0）
{
printf（“readerror!
”）;
exit（-1）;
}
printf（“%s\n”,buf_r）;
//4、关闭管道的读端，并退出
close（pipe_fd[1]）;
}
elseif（pid>0）//父进程执行代码
{
//1、父进程先关闭了管道的读端
close（pipe_fd[0]）;
//2、向管道写入字符串数据
p_wbuf=&str1;
write（pipe_fd[1],p_wbuf,sizof（p_wbuf））;
p_wbuf=&str2;
write（pipe_fd[1],p_wbuf,sizof（p_wbuf））;
//3、关闭写端，并等待子进程结束后退出
close（pipe_fd[1]）;
}
return0;
}
/***********************
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain（）
{
intpipe_fd[2];//管道返回读写文件描述符
pid_tpid;
charbuf_r[100];
char*p_wbuf;
intr_num;
memset（buf_r,0,sizeof（buf_r））;//将buf_r初始化
charstr1[]="holle";
charstr2[]="pipe";
r_num=10;
/*创建管道*/
if（pipe（pipe_fd）<0）
{
printf（"pipecreateerror\n"）;
return-1;
}
/*创建子进程*/
if（（pid=fork（））==0）//子进程执行代码
{
close（pipe_fd[1]）;//1、子进程先关闭了管道的写端
//2、让父进程先运行，这样父进程先写子进程才有内容读
//3、读取管道的读端，并输出数据
if（read（pipe_fd[0],buf_r,r_num）<0）
{
printf（"read1error!
"）;
exit（-1）;
}
printf（"\nparentwrite1%s!
",buf_r）;
sleep
（1）;
if（read（pipe_fd[0],buf_r,r_num）<0）
{
printf（"read2error!
"）;
exit（-1）;
}
printf（"\nparentwrite2%s!
",buf_r）;
close（pipe_fd[1]）;//4、关闭管道的读端，并退出
exit
（1）;
//printf（"childerror!
"）;
}
elseif（pid>0）//父进程执行代码
{
close（pipe_fd[0]）;//1、父进程先关闭了管道的读端
p_wbuf=str1;//2、向管道写入字符串数据
write（pipe_fd[1],p_wbuf,sizeof（str1））;
sleep
（1）;
p_wbuf=str2;
write（pipe_fd[1],p_wbuf,sizeof（str2））;
close（pipe_fd[1]）;//3、关闭写端，并等待子进程结束后退出
exit
（1）;
//printf（"fathererror!
"）;
}
return0;
}
**************************/
2、编译应用程序pipe_rw.c
3、运行应用程序
子进程先睡两秒让父进程先运行，父进程分两次写入“hello”和“pipe”，然后阻塞等待子进程退出，子进程醒来后读出管道里的内容并打印到屏幕上再退出，父进程捕获到子进程退出后也退出
4、由于fork函数让子进程完整地拷贝了父进程的整个地址空间，所以父子进程都有管道的读端和写端。
我们往往希望父子进程中的一个进程写一个进程读，那么写的进程最后关掉读端，读的进程最好关闭掉写端
（二）信号处理
1、编写实验代码sig_bus.c
#include
#include
#include
//1、自定义信号处理函数，处理SIGBUS信号，打印捕捉到信号即可
staticvoidsignal_handler（intsigno）
{
if（signo==SIGBUS）
printf（“\nIhavegetSIGBUS”）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
intmain（）
{
printf（"WaitingforsignalSIGBUS\n"）;
//2、注册信号处理函数
if（signal（SIGBUS,signal_handler）==SIG_ERR）
{
fprintf（stderr,”cannothandleSIGBUS\n”）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
pause（）;//将进程挂起直到捕捉到信号为止
exit（0）;
return0;
}
/********************************
#include
#include
#include
#include
//1、自定义信号处理函数，处理SIGBUS信号，打印捕捉到信号即可
staticvoidsignal_handler（intsigno）
{
if（signo==SIGBUS）
printf（"IhavegetSIGBUS"）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
intmain（）
{
printf（"WaitingforsignalSIGBUS\n"）;
//2、注册信号处理函数
if（signal（SIGBUS,signal_handler）==SIG_ERR）
{
fprintf（stderr,"cannothandleSIGBUS\n"）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
pause（）;//将进程挂起直到捕捉到信号为止
exit（0）;
return0;
}
***************************/
用signal系统调用为SIGBUS信号注册信号处理函数my_func，然后将进程挂起等待SIGBUS信号。
所以需要向该进程发送SIGBUS信号才会执行自定义的信号处理函数
2、编译应用程序sig_bus.c
3、运行应用程序
先先一个终端中运行sig_bus，会看到进程挂起，等待信号
然后在另一个终端中，查找到运行sig_bus这个产生的进程号，用kill命令发送SIGBUS信号给这个进程
我们可以看到前面挂起的进程在接收到这个信号后的处理
用自定义信号处理函数my_func来处理，所以打印了IhavegetSIGBUS这样一句话
●上机报告要求：
1、总结pipe（），signal（）的函数定义原型，返回值和参数的意义
表头文件：
#include
定义函数：
intpipe（intfiledes[2]）;
函数说明（参数）：
pipe（）会建立管道，并将文件描述词由参数filedes数组返回。
filedes[0]为管道里的读取端，filedes[1]则为管道的写入端。
返回值：
若成功则返回零，否则返回-1，错误原因存于errno中。
阻塞问题：
当管道中的数据被读取后，管道为空。
一个随后的read（）调用将默认的被阻塞，等待某些数据写入。
功能：
管道是一种把两个进程之间的标准输入和标准输出连接起来的机制，从而提供一种让多个进程间通信的方法，当进程创建管道时，每次都需要提供两个文件描述符来操作管道。
其中一个对管道进行写操作，另一个对管道进行读操作。
对管道的读写与一般的IO系统函数一致，使用write（）函数写入数据，使用read（）读出数据。
表头文件：
#include
功能：
设置某一信号的对应动作
函数原型 ：
void（*signal（intsignum,void（*handler）（int）））（int）;
或者：
typedefvoid（*sig_t）（int）; sig_tsignal（intsignum,sig_thandler）;
可看成是signal（）函数（它自己是带有两个参数，一个为整型，一个为函数指针的函数），而这个signal（）函数的返回值也为一个函数指针，这个函数指针指向一个带整型参数，并且返回值为void的一个函数。
参数说明：
第一个参数signum指明了所要处理的信号类型，它可以取除了SIGKILL和SIGSTOP外的任何一种信号。
第二个参数handler描述了与信号关联的动作，它可以取以下三种值：
（1）一个返回值为正数的函数地址
此函数必须在signal（）被调用前申明，handler中为这个函数的名字。
当接收到一个类型为sig的信号时，就执行handler所指定的函数。
这个函数应有如下形式的定义：
intfunc（intsig）; sig是传递给它的唯一参数。
执行了signal（）调用后，进程只要接收到类型为sig的信号，不管其正在执行程序的哪一部分，就立即执行func（）函数。
当func（）函数执行结束后，控制权返回进程被中断的那一点继续执行。
（2）SIGIGN
这个符号表示忽略该信号，执行了相应的signal（）调用后，进程会忽略类型为sig的信号。
（3）SIGDFL
这个符号表示恢复系统对信号的默认处理。
函数说明 ：
signal（）会依参数signum指定的信号编号来设置该信号的处理函数。
当指定的信号到达时就会跳转到参数handler指定的函数执行。
当一个信号的信号处理函数执行时， 如果进程又接收到了该信号，该信号会自动被储存而不会中断信号处理函数的执行，直到信号处理函数执行完毕再重新调用相应的处理函数。
但是如果在信号处理函数执行时进程收到了其它类型的信号，该函数的执行就会被中断。
返回值：
返回先前的信号处理函数指针，如果有错误则返回SIG_ERR（-1）。
附加说明 ：
在信号发生跳转到自定的handler处理函数执行后，系统会自动将此处理函数换回原来系统预设的处理方式，如果要改变此操作请改用sigaction（）。
下面的情况可以产生Signal：
1.按下CTRL+C产生SIGINT
2.硬件中断，如除0，非法内存访问（SIGSEV）等等
3.Kill函数可以对进程发送Signal
4.Kill命令。
实际上是对Kill函数的一个包装
5. 软件中断。
如当AlarmClock超时（SIGURG），当Reader中止之后又向管道写数据（SIGPIPE），等等
命名管道FIFO
功能：
管道最大的劣势就是没有名字，只能用于有一个共同祖先进程的各个进程之间。
FIFO代表先进先出，单它是一个单向数据流，也就是半双工，和管道不同的是：
每个FIFO都有一个路径与之关联，从而允许无亲缘关系的进程访问。
头文件：
#include
#include
函数定义原型：
intmkfifo（constchar*pathname,mode_tmode）;
参数：
这里pathname是路径名,mode是sys/stat.h里面定义的创建文件的权限.
2、利用有名管道FIFO实现类似第一个实验的功能，一个程序fifo_read.c写数据”HiLinux”，另一个程序fifo_write.c读数据并打印出来。
//fifo.read.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
//#defineFIFO"fifo"
intmain（）
{
intfdr,fd;
charbuf_r[]="HiLinux\n";
fd=mkfifo（"fifo.txt",O_CREAT|O_RDWR|0666）;
if（fd<0）
{printf（"fifocreaterror（R）!
\n"）;
exit（-1）;
}
fdr=open（"fifo.txt",O_WRONLY|O_CREAT,0666）;
if（fdr<0）
{
printf（"openerror!
"）;
exit（-1）;
}
if（write（fdr,buf_r,sizeof（buf_r））<0）
{
printf（"writeerror"）;
exit（-1）;
}
close（fdr）;
close（fd）;
return0;
}
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
//#defineFIFO"fifo"
intmain（）
{
intfdw,fd;
charbuf[100];
memset（buf,0,sizeof（buf））;
fdw=open（"fifo.txt",O_RDONLY）;
if（fdw<0）
{
printf（"openerror（W）!
"）;
exit（-1）;
}
//sleep
（2）;
if（read（fdw,buf,100）<0）
{
printf（"readerror（W）"）;
exit（-1）;
}
printf（"\n%s",buf）;
close（fdw）;
return0;
}
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