实验三-进程通信(一).doc

### 实验三 进程通信（一）——管道及共享内存 #### 一、实验目的 熟悉和掌握 Linux 系统中的两种进程间通信机制：管道通信和共享内存通信。 #### 二、实验内容 ##### (一) 管道通信 **1. 实验原理** 管道是一种用于连接两个进程的数据传输通道，它允许一个进程向另一个进程发送数据。管道具有以下特点： - **半双工通信**：管道是半双工的，数据只能在一个方向上传输。如果需要双向通信，则需要建立两个管道。 - **独立的文件系统**：管道被视为一种特殊的文件系统。对于管道两端的进程来说，它就像是一个文件，但与普通文件不同的是，它不属于任何文件系统，而是一个独立的文件系统。 - **读写操作**：一个进程可以通过写入操作将数据放入管道中，而另一个进程则可以通过读取操作从管道中获取这些数据。通常，一个进程会创建一个管道并生成一个子进程，子进程会继承管道的文件描述符。这样，子进程可以通过管道向父进程发送消息，反之亦然。 - **系统调用**：`pipe()` 是一个系统调用，用于创建管道。调用成功后，会返回一个包含两个文件描述符的数组，其中 `fd[0]` 用于读取数据，`fd[1]` 用于写入数据。 **2. 实验步骤** 下面是一个简单的管道通信示例代码： ```c #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int main() { int x, fd[2]; char buf[30], s[30]; // 创建管道 pipe(fd); // 创建子进程 while ((x = fork()) == -1); // 子进程 if (x == 0) { close(fd[0]); // 关闭读端 printf("Child Process!\n"); strcpy(buf, "This is an example\n"); write(fd[1], buf, strlen(buf)); // 写入数据 exit(0); } // 父进程 else { close(fd[1]); // 关闭写端 printf("Parent Process!\n"); read(fd[0], s, sizeof(s)); // 读取数据 printf("%s\n", s); } return 0; } ``` 在这个例子中，父进程创建了一个管道，并通过 `fork()` 创建了一个子进程。子进程关闭了管道的读端 (`fd[0]`) 并向管道写入了一条消息。父进程关闭了管道的写端 (`fd[1]`) 并从管道中读取了这条消息。 #### 三、共享内存通信 共享内存是一种进程间通信机制，它允许多个进程共享同一块内存区域。通过这种方式，进程可以直接对这块共享内存进行读写操作，从而实现数据的传递。 **1. 实验原理** 共享内存的使用涉及到以下几个关键点： - **创建共享内存段**：通过 `shmget()` 系统调用来创建共享内存段。 - **附加到进程地址空间**：通过 `shmat()` 系统调用来将共享内存段附加到进程的地址空间。 - **数据交换**：进程可以直接对共享内存中的数据进行读写操作。 - **解除附着**：当不再需要使用共享内存时，可以通过 `shmdt()` 系统调用来解除共享内存与进程地址空间的关联。 - **删除共享内存段**：通过 `shmctl()` 系统调用来删除共享内存段。 **2. 实验步骤** 共享内存通信的具体实现较为复杂，这里不给出详细的代码示例。但可以简要概述其实现步骤： 1. **创建共享内存段**：使用 `shmget()` 函数创建共享内存段。 2. **附加共享内存**：使用 `shmat()` 函数将共享内存段附加到进程地址空间。 3. **数据交换**：进程可以直接读写共享内存中的数据。 4. **解除附着**：使用 `shmdt()` 函数解除共享内存与进程地址空间的关联。 5. **删除共享内存段**：使用 `shmctl()` 函数删除共享内存段。 通过以上的介绍和示例，我们可以了解到 Linux 系统中两种常见的进程间通信方法：管道通信和共享内存通信。这两种方法各有优缺点，在实际开发中可以根据具体需求选择合适的通信方式。