笔记整理—linux进程部分（6）进程间通信、alarm和pause

两个进程间通信可能是任何两个进程间的通信（IPC）。同一个进程是在同一块地址空间中的，在不同的函数与文件以变量进程传递，也可通过形参传递。2个不同进程处于不同的地址空间，要互相通信有难度（内存隔离的原因）本质上也是为了安全。

多数情况下是不会使用进程间通信的，大部分都是单进程，多线程只有在设计复杂的大型程序时候才会去使用IPC（如GUI或服务器）。IPC在中小程序上是用不上的。

linux提供四类进程间通信的方法，①管道，有名管道、无名管道。②system V IPC信号量、消息队列、共享内存。③socket套接字（一般用于网络通信）。④信号。

进程间通信IPC不常用的问题：①日常用的少，大程序才用得上。②很复杂，是linux应用编程中难度极大的部分。③细节很多。④初学困难。

管道：只允许读一次，一般情况下所说的管道是无名管道，若使用有名管道一般称为FIFO。无名管道通信原理，内核维护的一块内存，有读/写端。

管道是单向通信的，半双工的，但是一般被视为单工通信。单工通信，从左到右，单向运动。半双工，同一时间内从左到右，下一时刻能从右往左。全双工，同时支持双向运动。

为什么一般要把管道通信做成单工通信呢，其原因是，在双方都有读写的情况下进程A可能会把自己写的读写读走，让B进程没地方读信息，所以一般情况下，管道通信做的都是单工通信，本质上就是因为公共区域没区分，会发生抢读。所以就可以把这半双工通信作如下的操作：

无名管道通信，只能在父子之间进行通信父进程先创建pipe的带两个文件fd，pipe fd[2]。父进程fork子进程基础fd，父进程关闭读（或写），子进程关闭写（读）。只能在父子之间通信，这些缺点被有名管道进行修复。

有名管道，也是内核维护的一块内存，表现为一个有名字的文件，用两个进程去mkfifo创建fifo文件，通过open打开达到fd，进行通信，不要求目标为父子进程，因为这里有真实的文件存在。

system V IPC其有专用的API进程实现。分为三种方法，信号量，消息队列，共享内存。实际上用的也是内核提供的公共内存。

消息队列本质上是一个队列FIFO，内核内部维护一个FIFO，工作时A可以从队列中放东西，B从队列中读东西。

信号量，实质是一个计数器，一个计数的变量，主要用于互斥与同步（进程间互斥与资源同步等），就一个flag，可以做锁。

共享内存，内核中用一片内存，这块区域可以共同使用。

大片内存共享：A（摄像头）———>B（视频编码）———>C（视频传输）

方法①：A得到一个图像信息，复制给B一份，B去处理。

方法②：A和B用同一块内存空间共同处理图像。

实例就是LCD映射，LCD显存与代码共享一个内存空间存放图像。

共享内存适合进行大信息处理。

信号通信方式，是一种内容收到限制的异步通信机制。用于进程间通信或进程与内核通信；通信内容受到限制，只是一个信号；信号是异步的，不在同一个时钟，信号具有滞后性，同样和中断一样有不可预知性。信号的本质就是一个数字。

信号由谁处理——>进程。处理的方式有三种①忽略信号。②驳货信号（信号绑定了一个函数）。③默认处理，忽略或终止进程。不去主动的明确忽略信号，捕获信号，则会默认处理信号。

常见的信号有：

SIGINT    值为2    作用为ctrl+c时OS送给前台进程组中每个进程。
SIGPOLL/SIGIO    值为8    提示一个异步IO事件
SIGKILL    值为9    杀死进程的最终方法（不可忽略）
SIGALARM    值为14    与alarm闹钟相关
SIGCHLD    值为17    子进程停止或终止时OS向父进程发送，如wait()等待收尸

进程处理信号的方式：

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

sighandler_t handler就是处理的方法相当于中断里面的处理函数，信号与槽里面的槽函数

typedef void (*sighandler_t)(int);

处理SIGINT信号默认终止进程（异常退出）

typedef void (*sighandler_t)(int);

void func(int sig)
{
    printf("signal:%d\n",sig);
}

int mian(void)
{
    signal(SIGINT,func);//主动捕获，默认终止进程
    while(1);
}

signal()返回值①返回正确的处理方法（成功）
             ②返回errnuber（SIG_ERR失败）

SIG_ERR是一个函数指针，signal返回无论正确与否都返回一个函数指针。SIG_ERR值为强制转换的-1表示err；SIG_DFL值为强制转换的0表示默认；SIG)IGN值为强制转换的1表示忽略。

signal(SIGINT,SIG_DFL)指定SIGINT为默认处理；signal(SIGINT,SIG_IGN)指定SIGINT为忽略处理。但是当使用signal()去绑定处理函数时可能会出现因为版本问题的错误。可以使用：

 int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);

可以保证signal的其移植性。

 struct sigaction {
               void     (*sa_handler)(int);//signal中的方法
               void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
               sigset_t   sa_mask;
               int        sa_flags;
               void     (*sa_restorer)(void);
           };
通过传递NULL可以返回旧的处理方法

alarm函数，闹钟——到店了应该干什么。

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

时间到了，返回一个SIGALRM信号，若传一个0，会取消之前没执行完的闹钟，在一个闹钟没完成时，会返回剩余时间。

typedef void (*sighandler_t)(int);

void func(int sig)
{
    printf("signal:%d\n",sig);
}

int main()
{
    unsigned int ret=-1;
    signal(SIGALRM,func);
    ret=alarm(3);
    while(1);
}

struct sigaction act={0};act.sa_handler=func;sigaction(SIGALRM,&act,NULL);对上面进行替换。

typedef void (*sighandler_t)(int);

void func(int sig)
{
    printf("signal:%d\n",sig);
}

int main()
{
    unsigned int ret=-1;
    struct sigaction act={0};
    act.sa_handler=func;
    sigaction(SIGALRM,&act,NULL);
    ret=alarm(3);
    while(1);
}

内核只给一个进程提供一个alarm时钟，只能定一个闹钟，一个没结束再次调用将会返回上一个闹钟还剩余的时间，覆盖闹钟重新计时。

pause函数，使进程挂起，让进程暂停运行，交出cpu，利用该函数使进程卡住，要退出该函数需要信号进行输入，进程被唤醒。所以可以使用alarm与pause模拟sleep()。

typedef void (*sighandler_t)(int);

void func(int sig)
{
}

void my_sleep(unsigned int seconds)
{
    struct sigaction act={0};
    act.sa_handler=func;
    sigaction(SIGALRM,&act,NULL);
    alarm(seconds);
    pause();
}

int main()
{
    my_sleep(1);
    printf("hi\n");
    my_sleep(4);
    printf("I am\n");
    my_sleep(3);
    printf("jack\n");
    return 0;
}