Linux下多进程通信（signal，pipe）

题目描述：

• 父进程使用系统调用pipe()建立一个管道，然后使用系统调用fork()创建两个子进程：子进程1和子进程2
• 子进程1每隔1秒通过管道向子进程2发送数据：I send message x times.（x初值为1，以后发送一次后做加一操作）
• 子进程2从管道读出信息，并显示在屏幕上
• 父进程用系统调用signal()来捕捉来自键盘的中断信号SIGINT（即按Ctrl+C键,）；当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill()向两个子进程发出信号，
• 子进程捕捉到信号后分别输出如下信息后终止：
  Child Process 1 is killed by Parent!
  Child Process 2 is killed by Parent!
• 父进程等待两个子进程终止后，释放管道并输出如下的信息后终止
  Parent Process is Killed!

算法设计：

多进程：

这里主要是利用系统调用fork：

• fork是Linux下创建进程的一个系统调用
  调用fork的进程为主进程，一次调用会产生一个子进程。
• fork的特点：一次调用两次返回：
  主进程和子进程的差异就从fork这条语句开始，fork给调用他的主进程的返回值是子进程的PID （若成功），给子进程的返回值是0，故可由此判断当前进程是子进程还是父进程，如：

int pid = fork();
if(pid==0){
//说明是子进程，这里写子进程的相关操作
}
else{
//说明是父进程，这里写父进程的相关操作
}

如何创建多个子进程？

错误的方法：

for(int i=0;i<10:i++)
	fork();

这显然不正确，因为不仅有父进程可以执行fork()语句，子进程也能执行，这就会导致实际创建的进程比预期的要多，因为有类似子进程的子进程存在。
避免这个问题也很简单，只在父进程执行fork()就行了，区分父子进程的方法上面已经给出。
我的具体实现代码：

int childpid[10];//用来保存所有进程的PID，0号是主进程
childpid[0]=getpid();//012分别是父进程和两个子进程的pid
for(int i=1;i<=2;i++){
		int pid=fork();
		if(pid!=0)
			childpid[i] =pid;
		else{
			childpid[i] =getpid();
			break;
		}
	}

最终，主程序的逻辑大概如下：

if(getpid()==childpid[0]){
}
if(getpid()==childpid[1]){
}
if(getpid()==childpid[2]){
}

信号机制：

信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式

使用signal()函数处理时，只需指出要处理的信号和处理函数即可。
signal()原型：
/*signal-handler*/* signal(int sig, /*signal-handler*/* handler);

• 参数：
  sig：要设置信号处理函数的信号。它可以是实现定义值或预定义的宏(见下方)：
  handler：信号处理函数。这必须是下列之一：
    SIG_DFL 宏。信号处理函数被设为默认信号处理函数。
    SIG_IGN 宏。忽略信号。
    指向函数指针。
• 返回值
  成功时为先前的信号处理函数，失败时为 SIG_ERR （某些实现上能禁用设置信号处理函数）。
• 信号处理函数的预定义宏

SIGINT：ctrl+c 终止信号 　　
SIGQUIT：ctrl+\ 终止信号 　　
SIGTSTP:ctrl+z 暂停信号
SIGALRM：闹钟信号 收到此信号后定时结束，结束进程 　　
SIGCHLD：子进程状态改变，父进程收到信号 　　
SIGKILL：杀死信号

• 用户进程对信号的响应方式：
    忽略信号（利用SIG_IGN 宏）
    捕捉信号
    执行缺省操作

• 其他需要的相关函数：

int kill(pid_t pid, int sig);
　　功能：发送信号
　　参数：pid：指定进程
　　   sig：要发送的信号
　　返回值：成功 0；失败 -1
这里需要用到几个函数：

程序功能的具体实现：

• 1.父进程接收Ctrl+C信号

signal(SIGINT,fun_pare);//发出中断信号

• 2.父进程响应Ctrl+C：向子进程发出信号

void fun_pare(int sig)//父进程响应Ctrl C 信号函数
{
	kill(childpid[1],SIGUSR1);
	kill(childpid[2],SIGUSR2);
}

• 3.子进程接收父进程发来的信号

		signal(SIGUSR1,fun_chid);
		signal(SIGUSR2,fun_chid);

注意在子进程中应该屏蔽Ctrl+C信号，否则，在父进程响应Ctrl+C时，子进程就会调用默认的响应函数而退出了：

signal(SIGINT,SIG_IGN);

• 4.子进程对父进程发来的信号进行处理

void fun_chid(int sig)//子进程1响应信号函数
{
	if(sig==SIGUSR1)
		printf("\nChild Process 1 is killed by parent!\n");
	if(sig==SIGUSR2)
	printf("\nChild Process 2 is killed by parent!\n");
		
	exit(822);//默认正常退出返回0
}

这里利用响应函数的参数对接收到的函数进行判断，从而将两个进程的响应放在一块实现。

管道通信：

• pipe函数的原型：
  int pipe (int fd[2]); //成功返回0，出错返回-1
  fd参数是数组/指针，可以带回两个值（文件描述符）,
  fd[0]指向管道的读端,fd[1]指向管道的写端。fd[1]的输出是fd[0]的输入。

• pipe通信（父子进程间）的流程：
  1.父进程创建管道，得到两个件描述符指向管道的两端
  2.发进程关闭fd[1]（读端），利用write()向管道写入
  3.收进程关闭fd[0]（写端），利用read()从管道读出

• 我这里的实现：

	int flg,fd[2];
	flg = pipe(fd); //创建管道
    if (flg == -1)
        perror("pipe error");
    
    int *child，*msg，len；
	write(fd[1],child,len);//表示向fd[1]写入child字符串的前len位
	read(fd[0],msg,sizeof(msg))//表示从fd[0]读出一个字符串

整体实现代码：

#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>


int childpid[10]={-1,-1,-1,-1},status=999;

    

void fun_pare(int sig)//父进程响应Ctrl C 信号函数
{
	kill(childpid[1],SIGUSR1);
	kill(childpid[2],SIGUSR2);
}
void fun_chid(int sig)//子进程1响应信号函数
{
	if(sig==SIGUSR1)
		printf("\nChild Process 1 is killed by parent!\n");
	if(sig==SIGUSR2)
	printf("\nChild Process 2 is killed by parent!\n");
		
	exit(822);//默认正常退出返回0
}


int main(){

	int ret,fd[2];
	ret = pipe(fd); //创建管道
    if (ret == -1)
        perror("pipe error");

	
	

	childpid[0]=getpid();//012分别是父进程和两个子进程的pid

	for(int i=1;i<=2;i++){
		int pid=fork();
		if(pid!=0)
			childpid[i] =pid;
		else{
			childpid[i] =getpid();
			break;
		}
	}


		

	if(getpid()==childpid[0]){//父进程
		printf("我是父进程,PID:%d PPID:%d\n",getpid(),getppid());
		printf("\t子进程1是：PID:%d\n",childpid[1]);
		printf("\t子进程2是：PID:%d\n",childpid[2]);

		signal(SIGINT,fun_pare);//发出中断信号
			
		int child_num = 2;//子进程个数
		while(child_num --){
		int t = wait(&status);//等待两个子进程结束
		printf("一个进程结束了，他的 PID:%d 返回码 :%d\n",t,status);
		}
		

		printf("Parent process is killed!\n");//两个子进程都结束后主进程才可以结束
		exit(822);//默认正常退出返回0
	}
	else{//否则是子进程
		signal(SIGINT,SIG_IGN);
		signal(SIGUSR1,fun_chid);
		signal(SIGUSR2,fun_chid);
	}


	if(getpid()==childpid[1]){//子进程1
		int i=0;
        close(fd[0]);
        char child[100]="I send message x times !\0";
		
        while(++i)
        {
			child[15] = '0' + i;
            write(fd[1],child,strlen(child)+1);
            sleep(1);
        }
	}
	if(getpid()==childpid[2]){//子进程2
	 	close(fd[1]);
        char msg[100];
        while(1)
        {
            if(read(fd[0],msg,sizeof(msg)))
            	printf("%s\n",msg);
        }
	}	
	return 0;
}

运行截图：