IO进程day07（信号灯集、消息队列）

2024-09-03 03:52
文章标签 进程 队列 消息 io 信号灯 day07

本文主要是介绍IO进程day07（信号灯集、消息队列），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

【1】信号灯集 semaphore

1》概念

信号灯(semaphore)，也叫信号量，信号灯集是一个信号灯的集合。它是不同进程间或一个给定进程内部不同线程间同步的机制；

而Posix信号灯指的是单个计数信号灯：无名信号灯、有名信号灯。（咱们学的是无名信号灯）

System V的信号灯是一个或者多个信号灯的一个集合。其中的每一个都是单独的计数信号灯。

通过信号灯集实现共享内存的同步操作

 2》步骤

（1）创建key值

（2）创建或打开信号灯集：semget

（3）初始化信号灯：semctl

（4）PV操作：semop

（5）删除信号灯集：semctl

3》命令

ipcs -s：查看信号灯集

ipcrm -s semid：删除信号灯集

注意：有时候可能会创建失败，或者semid为 0，所以用命令看看semid是否为0 ，若为0就删了重新创建就可以了。

4》函数接口

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

功能：创建/打开信号灯

参数：key：ftok产生的key值

           nsems：信号灯集中包含的信号灯数目

           semflg：信号灯集的访问权限，通常为IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666

返回值：成功：信号灯集ID

              失败：-1

int semctl ( int semid, int semnum, int cmd…/*union semun arg*/);

功能：信号灯集合的控制（初始化/删除）

参数：semid：信号灯集ID

           semnum: 要操作的集合中的信号灯编号，信号灯编号从0开始

           cmd：

                 GETVAL：获取信号灯的值，返回值是获得值

                 SETVAL：设置信号灯的值，需要用到第四个参数：共用体

                 IPC_RMID：从系统中删除信号灯集合

返回值：成功 0

              失败 -1

用法：

1. 初始化信号灯集中信号灯:

需要自定义共用体:

union semun

{

int val;

};

union semun mysemun;

mysemun.val=10;

semctl(semid, 0, SETVAL, mysemun);

2. 获取信号灯值: 函数 semctl(semid,0,GETVAL); 的返回值

3. 删除信号灯集: semctl(semid,0,IPC_RMID); 这里传任意一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了

int semop ( int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);

功能：对信号灯集合中的信号量进行PV操作

参数：semid：信号灯集ID

           opsptr:操作方式

           nops: 要操作的信号灯的个数 1个

返回值：成功 ：0

              失败：-1

struct sembuf {

short sem_num; // 要操作的信号灯的编号

short sem_op; // 0 : 等待，直到信号灯的值变成0

// 1 : 释放资源，V操作

// -1 : 申请资源，P操作

short sem_flg; // 0（阻塞）,IPC_NOWAIT, SEM_UNDO

};

用法：

申请资源操作：

struct sembuf mysembuf;

mysembuf.sem_num=0;

mysembuf.sem_op=-1;

mysembuf.sem_flg=0;

semop(semid,&mysembuf,1);

释放资源操作：

mysembuf.sem_num=1;

mysembuf.sem_op=1;

mysembuf.sem_flg=0;

semop(semid,&mysembuf,1);

 创建信号灯集

使用信号灯集 

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
union semun
{int val;
};int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key;int semid;if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0){perror("ftok err");return -1;}printf("key: %#x\n", key);//创建或打开信号灯集semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);if (semid <= 0){if (errno == EEXIST)semid = semget(key, 2, 0777);else{perror("semget er");return -1;}}else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。{//初始化信号灯union semun sem;sem.val = 10;semctl(semid, 0, SETVAL, sem); //把0号信号灯初始化值为10sem.val = 0;semctl(semid, 1, SETVAL, sem); //把1号信号灯初始化值为0}printf("semid: %d\n", semid);//获取信号灯值printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));//PV操作struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以buf.sem_num = 0;buf.sem_op = -1; //申请资源，P操作，-1buf.sem_flg = 0; //阻塞semop(semid, &buf, 1); //对0号灯进行P操作申请资源buf.sem_num = 1;buf.sem_op = 1;  //释放资源，V操作，+1buf.sem_flg = 0; //阻塞semop(semid, &buf, 1); //对1号灯进行V操作释放资源printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));// //删除信号灯集// semctl(semid, 0, IPC_RMID);   //任意传一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了return 0;
}

封装函数操作

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
union semun
{int val;
};//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{union semun sem;sem.val = val;semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以buf.sem_num = num;buf.sem_op = op;buf.sem_flg = 0;       //阻塞semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key;int semid;if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0){perror("ftok err");return -1;}printf("key: %#x\n", key);//创建或打开信号灯集semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);if (semid <= 0){if (errno == EEXIST)semid = semget(key, 2, 0777);else{perror("semget er");return -1;}}else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。{//初始化信号灯init(semid, 0, 10); //把0号信号灯初始化值为10init(semid, 1, 0);  //把1号信号灯初始化值为0}printf("semid: %d\n", semid);//获取信号灯值printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));//PV操作pv(semid, 0, -1); //对0号灯P操作pv(semid, 1, 1);  //对1号灯V操作printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));// //删除信号灯集// semctl(semid, 0, IPC_RMID);   //任意传一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了return 0;
}

把信号灯集加到共享内存实现同步：输入输出quit结束 

scanf：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>union semun
{int val;
};//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{union semun sem;sem.val = val;semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以buf.sem_num = num;buf.sem_op = op;buf.sem_flg = 0;       //阻塞semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key;int semid;int shmid;char *p;if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0){perror("ftok err");return -1;}printf("key: %#x\n", key);//创建或打开共享内存shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);if (shmid <= 0){if (errno == EEXIST)shmid = shmget(key, 128, 0777);else{perror("shmget er");return -1;}}printf("shmid: %d\n", shmid);//映射共享内存p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);if (p == (char *)-1){perror("shmat err");return -1;}//创建或打开信号灯集semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);if (semid <= 0){if (errno == EEXIST)semid = semget(key, 2, 0777);else{perror("semget er");return -1;}}else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。{//初始化信号灯init(semid, 0, 0); //把0号信号灯初始化值为0init(semid, 1, 1); //把1号信号灯初始化值为1}printf("semid: %d\n", semid);//获取信号灯值printf("sem0: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));printf("sem1: %d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));while (1){pv(semid, 1, -1);scanf("%s", p);pv(semid, 0, 1);if (strcmp(p, "quit") == 0)break;}shmdt(p);                      //取消映射// shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //删除共享内存// semctl(semid, 0, IPC_RMID);    //删除信号灯集return 0;
}

printf：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>union semun
{int val;
};//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{union semun sem;sem.val = val;semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以buf.sem_num = num;buf.sem_op = op;buf.sem_flg = 0;       //阻塞semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key;int semid;int shmid;char *p;if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0){perror("ftok err");return -1;}printf("key: %#x\n", key);//创建或打开共享内存shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);if (shmid <= 0){if (errno == EEXIST)shmid = shmget(key, 128, 0777);else{perror("shmget er");return -1;}}printf("shmid: %d\n", shmid);//映射共享内存p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);if (p == (char *)-1){perror("shmat err");return -1;}//创建或打开信号灯集semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);if (semid <= 0){if (errno == EEXIST)semid = semget(key, 2, 0777);else{perror("semget er");return -1;}}else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次，下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值，需要删除信号灯然后重新打开。{//初始化信号灯init(semid, 0, 0); //把0号信号灯初始化值为0init(semid, 1, 1); //把1号信号灯初始化值为1}printf("semid: %d\n", semid);//获取信号灯值printf("sem0: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));printf("sem1: %d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));while (1){pv(semid, 0, -1);if (strcmp(p, "quit") == 0)break;printf("shm: %s\n", p);pv(semid, 1, 1);}shmdt(p);                      //取消映射shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //删除共享内存semctl(semid, 0, IPC_RMID);    //删除信号灯集return 0;
}

【2】消息队列  message queue

1》概念

消息队列是IPC对象(活动在内核级别的一种进程间通信的工具)的一种

一个消息队列由一个标识符 (即队列ID)来标识

消息队列就是一个消息的列表。用户可以在消息队列中添加消息、读取消息等

消息队列可以按照类型(自己设一个值作为类型)来发送/接收消息

2》步骤 

（1）创建key值：ftok

（2）创建或打开消息队列：msgget

（3）添加消息：按照消息的类型把消息添加到已经打开的消息队列末尾：msgsnd

（4）读取消息：可以按照消息类型把消息从消息队列中取走：magrcv

（5）删除消息队列：msgctl

3》操作命令

ipcs -q：查看消息队列

ipcrm -q msgid：删除消息队列

 4》函数接口

int msgget(key_t key, int flag);

功能：创建或打开一个消息队列

参数： key值

           flag：创建消息队列的权限IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666

返回值：成功：msgid

              失败：-1

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t size, int flag);

功能：添加消息

参数：msqid：消息队列的ID

           msgp：指向消息的指针。常用消息结构msgbuf如下：

struct msgbuf{

long mtype; //消息类型

char mtext[N]；//消息正文

}；

           size：发送的消息正文的字节数

           flag：IPC_NOWAIT消息没有发送完成函数也会立即返回

           0：直到发送完成函数才返回

返回值：成功：0

              失败：-1

用法： msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg)-sizeof(long),0);

int msgrcv(int msgid, void* msgp, size_t size, long msgtype, int flag);

功能：读取消息

参数：msgid：消息队列的ID

           msgp：存放读取消息的空间

           size：接受的消息正文的字节数(sizeof(msgp)-sizeof(long))

           msgtype：

                  0：接收消息队列中第一个消息。

                  大于0：接收消息队列中第一个类型为msgtyp的消息.

                  小于0：接收消息队列中类型值不小于msgtyp的绝对值且类型值又最小的消息。

          flag：

                  0：若无消息函数会一直阻塞

                  IPC_NOWAIT：若没有消息，进程会立即返回ENOMSG

返回值：成功：接收到的消息的长度

              失败：-1

int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );

功能：对消息队列的操作，删除消息队列

参数：msqid：消息队列的队列ID

           cmd：

                    IPC_STAT：读取消息队列的属性，并将其保存在buf指向的缓冲区中。

                    IPC_SET：设置消息队列的属性。这个值取自buf参数。

                    IPC_RMID：从系统中删除消息队列。

            buf：消息队列缓冲区

返回值：成功：0

              失败：-1

用法：msgctl（msgid, IPC_RMID, NULL）；

打开或创建消息队列

 

 操作消息队列

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <errno.h>struct msgbuf
{long type; //必须有，在第一个，表示消息的类型，值>0!int num;   //消息正文，自己定义char ch;
};int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key;int msgid;if ((key = ftok("msg.c", 'a')) < 0){perror("ftok err");return -1;}printf("key: %#x\n", key);//打开或创建消息队列msgid = msgget(key, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);if (msgid <= 0){if (errno == EEXIST)msgid = msgget(key, 0777); //如果已经存在消息队列那直接打开该消息队列else{perror("msgget err");return -1;}}printf("msgid: %d\n", msgid);//添加消息struct msgbuf msg;msg.type = 10;msg.num = 1000;msg.ch = 'a';msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 0); //0:发完消息再返回，而不是立即返回函数msg.type = 20;msg.num = 2000;msg.ch = 'b';msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 0);//读取消息struct msgbuf m;msgrcv(msgid, &m, sizeof(m) - sizeof(long), 20, 0); //0:阻塞，读完消息再返回printf("%d %c\n", m.num, m.ch);//删除消息队列msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);return 0;
}

 进程间通信

 今天的分享就到这里结束啦，如果有哪里写的不好的地方，请指正。
如果觉得不错并且对你有帮助的话点个关注支持一下吧！ 

这篇关于IO进程day07（信号灯集、消息队列）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1131952。

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