网络编程高阶应用：UNIX环境下的IPC机制

# 第一章：UNIX环境下的进程间通信简介

## 1.1 UNIX环境下的进程
在UNIX环境中，进程是程序执行时的实例。每个进程都是一个独立的实体，具有自己的地址空间、内存、文件描述符和其他属性。进程可以通过创建子进程来进行并发执行。

## 1.2 进程间通信的基本概念
进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是指在多个进程之间交换数据和信息的机制。进程间通信是实现进程协作的重要手段，可以实现进程间的数据共享和协调执行。

## 1.3 进程间通信的应用场景
进程间通信在各种应用场景中都有重要作用，例如多进程协作完成复杂任务、实现高效的并发服务器、通过管道传输数据等。进程间通信的方法多种多样，每种方法都有其适用的场景和特点。

接下来，我们将逐一介绍UNIX环境下常用的几种进程间通信方式，包括管道通信、消息队列、共享内存、信号量和套接字通信。
### 第二章：管道通信

#### 2.1 管道通信的基本原理
在UNIX环境下，管道是一种用于进程间通信的机制。它允许一个进程将其输出直接传递给另一个进程的输入，从而实现它们之间的通信。管道通信的基本原理是创建一个管道，然后通过管道将数据从一个进程传递到另一个进程。

#### 2.2 匿名管道
匿名管道是一种最简单的管道形式，它只能在有亲缘关系的进程之间使用。在UNIX系统中通过调用`pipe()`函数创建匿名管道，然后可以使用`fork()`创建子进程，在父子进程之间进行读写操作来实现通信。

以下是一个简单的示例代码，演示了如何在C语言中使用匿名管道进行进程间通信：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd[2]; // 文件描述符数组
    char buffer[5]; // 用于存放数据的缓冲区

    if (pipe(fd) < 0) {
        perror("pipe error");
        exit(1);
    }

    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {
        perror("fork error");
        exit(1);
    } 
    else if (pid > 0) { // 父进程
        close(fd[0]); // 关闭读端
        write(fd[1], "Hello", 5); // 写入数据
        close(fd[1]); // 关闭写端
    } 
    else { // 子进程
        close(fd[1]); // 关闭写端
        read(fd[0], buffer, 5); // 读取数据
        close(fd[0]); // 关闭读端
        printf("Message from parent process: %s\n", buffer);
    }

    return 0;
}

在上述示例中，首先使用`pipe()`函数创建了一个管道，然后调用`fork()`创建了子进程。父进程通过写端向管道中写入数据，而子进程通过读端从管道中读取数据，实现了父子进程之间的通信。

#### 2.3 命名管道
除了匿名管道外，UNIX系统还提供了一种特殊的文件类型，称为FIFO（First In First Out），也称为命名管道。命名管道可以在无亲缘关系的进程之间使用，它是一种文件，使用`mkfifo()`函数可以创建。进程可以像使用其他文件一样对命名管道进行读写操作，从而实现进程间通信。

以下是一个简单的示例代码，演示了如何在C语言中使用命名管道进行进程间通信：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main() {
    int fd;
    char buffer[5];

    mkfifo("myfifo", 0666); // 创建命名管道

    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {