进程间通信：信号量与无名管道详解

本文主要探讨了进程间通信的几种方法，特别是使用信号灯和共享内存的机制。信号灯是实现进程同步的重要工具，而共享内存则提供了高效的数据交换途径。 信号灯集函数`semctl`、`semget`和`semop`是用于管理信号量的关键函数。`semget`用于创建新的信号量集合或获取已存在的集合，`semop`执行P操作（等待）和V操作（唤醒），改变信号量的值，`semctl`则允许对信号量进行更复杂的控制，如初始化和删除。在使用这些函数前，通常需要包含`sys/types.h`和`sys/ipc.h`头文件，以获取必要的定义。`sembuf`结构体定义了信号量操作的相关参数，而`union semun`则用于`semctl`的特殊操作，如设置信号量值。 共享内存是另一种进程间通信的方式，它允许多个进程直接访问同一块内存区域。在提供的示例中，一个进程写入共享内存，另一个进程读取，通过信号灯同步以避免数据竞争。这种方式提高了通信效率，因为数据直接在内存中交换，无需经过内核。 无名管道（pipe）是进程间通信的简单形式，主要用于有亲缘关系的进程间通信。它是半双工的，具有固定的读端和写端，数据只能单向流动。创建管道后，父子进程通过文件描述符进行通信，父进程通常读取，子进程通常写入。管道的读写操作具有阻塞特性，即空管道读操作会阻塞，满管道的写操作也会阻塞。通过`pipe()`函数创建管道，并使用`fork()`创建子进程，然后关闭不必要的文件描述符以防止意外的读写。 进程间通信（IPC）是操作系统提供的一种机制，允许进程共享数据。由于每个进程都有自己独立的地址空间，所以数据交换需要通过内核作为中介。管道是简单的IPC形式，其他还包括消息队列、信号量、共享内存、套接字等。每种方法都有其适用场景和优缺点，需要根据实际需求选择合适的通信方式。 在使用管道时，需要注意管道的半双工特性以及文件描述符的正确管理和关闭。此外，为了确保数据一致性，通常需要配合同步原语（如信号灯）来防止竞争条件。在设计进程间通信方案时，要考虑通信的实时性、效率、可靠性和安全性等因素。