通信与实际用例应用（消息队列和进程撰写的ATM机与消息队列的五子棋对站）

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
 功能：创建信号量或获取信号量
 nsems：信号量的数量
 semflg：
  IPC_CREAT|IPC_EXEC|

 int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
 功能：对信号量增加或减少
 struct sembuf {
  unsigned short sem_num;信号量的编号
        short          sem_op; 对信号量的操作
        short          sem_flg;
         IPC_NOWAIT:不阻塞
    }

    int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
    功能：对信号量控制或释放
    semnum：信号量的编号
    cmd：
     IPC_SET 设置信号量的属性
     IPC_STAT 获取信号量的属性
     IPC_RMID 删除信号量
     IPC_INFO 获取信号的信号
     GETVAL
     SETVAL

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https://files.cnblogs.com/files/mingyoujizao/ATM_spf1.0.zip

一、基本概念

 进程间通信（IPC）：进程之间交换数据的过程叫进程间通信。
 进程间通信的方式：
  简单的进程间通信：
   命令行：父进程通过exec函数创建子进程时可以附加一些数据。
   环境变量：父进程通过exec函数创建子进程顺便传递一张环境变量表。
   信号：父子进程之间可以根据进程号相互发送信号，进程简单通信。
   文件：一个进程向文件中写入数据，另一个进程从文件中读取出来。
   命令行、环境变量只能单身传递，信号太过于简单，文件通信不能实时。
  
  XSI通信方式：X/open 计算机制造商组织。
   共享内存、消息队列、信号量
  网络进程间通信方式：
   网络通信就是不同机器的进程间通信方式。
  
  传统的进程间通信方式：管道
二、管道
 1、管道是一种古老的通信的方式（基本上不再使用）
 2、早期的管道是一种半双工，现在大多数是全双工。
 3、有名管道(这种管道是以文件方式存在的)。
 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
   
 管道通信的编程模式：
  进程A    进程B
  创建管道mkfifo
  打开管道open   打开管道
  写／读数据read/write 读／写数据
  关闭管道close   关闭管道
   
 4、无名管道：由内核帮助创建，只返回管道的文件描述符，看不到管道文件，但这种管道只能用在fork创建的父子进程之间。
  int pipe(int pipefd[2]);
  pipefd[0] 用来读数据
  pipefd[1] 用来写数据
   
  练习：使用无名管道，让父子进程通信。
三、XSI IPC进程间通信
 1、XSI通信是靠内核的IPC对象进程通信。
 2、每一个IPC对象都有一个IPC标识(类似文件描述符)，IPC标识它是一个非的整数。
 3、IPC对象必须要先创建，创建后才能进程获取、设置、操作、删除。
 4、创建IPC对象必须要提供一个键值(key_t),键值是创建、获取IPC对象的依据。
 5、产生键值的方法：
  固定的字面值：1980014
  使用函数计算：键值＝ftok(项目路径，项目id)
  使用宏让操作系统随机分配：IPC_PRIVTE
   必须把获取到IPC对象标识符记录下来，告诉其它进程
 6、XSI可以创建的IPC对象有：
  共享内存，消息队列，信号量
四、共享内存
 1、由内存维护一个共享的内存区域，其它进程把自己的虚拟地址映射到这块内存，然后多个进程之间就可以共享这块内存了。
 2、这种进程间通信的好处是不需要信息复制，是进程间通信最快的一种方式。
 3、但这种通信方式会面临同步的问题，需要与其它通信方式配合，最合适的就是信号。
 
 共享内存的编程模式：
  1、进程之间要约定一个键值
  进程A  进程B 
  创建共享内存  
  加载共享内存 加载共享内存
  卸载共享内存 卸载共享内存
  销毁共享内存
 
 int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
 功能：创建共享内存
 size：共享的大小，尽量是4096的位数
 shmflg：IPC_CREAT｜IPC_EXCL
 返回值：IPC对象标识符(类似文件描述符)
 
 void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
 功能：加载共享内存（进程的虚拟地址与共享的内存映射）
 shmid：shmget的返回值
 shmaddr：进程提供的虚拟地址，如果为NULL，操作系统会自动选择一块地址映射。
 shmflg：
  SHM_RDONLY：限制内存的权限为只读
  SHM_REMAP：映射已经存的共享内存。
  SHM_RND：当shmaddr为空时自动分配
  SHMLBA：shmaddr的值不能为空，否则出错
 返回值：映射后的虚拟内存地址
  
 int shmdt(const void *shmaddr);
 功能：卸载共享内存（进程的虚拟地址与共享的内存取消映射关系）
 
 int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
 功能：控制／销毁共享内存
 cmd:
  IPC_STAT：获取共享内存的属性
  IPC_SET：设置共享内存的属性
       IPC_RMID：删除共享内存
    buf：
     记录共享内存属性的对象
     
五、消息队列
 1、消息队列是一个由系统内核负责存储和管理、并通过IPC对象标识符获取的数据链表。

 int msgget(key_t key, int msgflg);
 功能：创建或获取消息队列
 msgflg:
  创建：IPC_CREAT|IPC_EXEC
  获取：

 int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
 功能：向消息队列发送消息
 msqid：msgget的返回人值
 msgp：消息（消息类型＋消息内容）的首地址
 msgsz：消息内存的长度（不包括消息类型）

    ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);
    功能：从消息队列接收消息
    msgp：存储消息的缓冲区
    msgsz：要接收的消息长度
    msgtyp：消息的的类型（它包含消息的前4个字节)
    msgflg：
     MSG_NOERROR：当消息的实际长比msgsz比要接长的话，则按照msgsz长度截取再发送，否则产生错误。
     MSG_NOWAIT：如果要接收的消息不存在，直接返回。
      否则阻塞等待。
     MSG_EXCEPT：从消息队列中接收第一个不msgtyp类型的第一个消息。

    int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
 功能：控制／销毁消息队列
 cmd：
  IPC_STAT：获取消息队的属性
  IPC_SET：设置消息队列的属性
  IPC_RMID：删除消息队列

六、信号量
 信号量（信号灯），可以当作进程与进程之间共享的全局变量，一般用来为共享的资源计数。
 信号量的使用方法：
  1、进程A，创建信号量，并设置初始化（设置资源的数）
  2、进程B，获取信号量，查看信号量（查询剩余资源的数量），减少信号量（使用资源），增加信号量（资源使用完毕归还还）。
  3、当一进程尝试减少信号量，如果不能减（资源使用完毕），则进程可以进入等待状态，当信号量能够被减时（其它进程把资源还回来了），进程会被唤醒。