进程的消息通信带答案版

1、实验二进程管理进程的消息通信1 .实验目的加深对进程通信的理解，理解进程消息传递机制。掌握进程通信相关系统调用。理解系统调用和用户命令的区别。实验类型：验证型实验学时：2实验原理和知识点 实验原理：消息通信机制允许进程之间大批量交换数据。消息通信机制是以消息队列 为基础的，消息队列是消息的链表。发送进程将消息挂入接收进程的消息队列，接收进程 从消息队列中接收消息。消息队列有一个消息描述符。对消息队列的操作是通过描述符进 行的。任何进程，只要有访问权并且知道描述符，就可以访问消息队列。每个消息包括一 个正长整型的类型字段，和一个非负长度的数据。进程读或写消息时，要给出消息的类 型。若队列中使用的

2、消息类型为0,则读取队列中的第一个消息。(2)知识点：消息、消息队列实验环境(硬件环境、软件环境):硬件环境：Intel Pentium III以上CPU, 128MB以上内存，2GB以上硬盘软件环境：linux操作系统。预备知识msggetO系统调用：头文件 #include 函数原型 int msgget(key_t key, int flag);功能：创建消息队列，或返回E key对应的队列描述符。成功返回消息描述符，失败则返 回-1。参数：key是通信双方约定的队列关键字，为长整型数。口ag是访问控制命令，它的低9 位为访问权限(代表用户、组用户、其他用户的读、写、执行访问权)，其它位

3、为队列建立 方式。(例：rwxrwx: 0)msgsndO系统调用：头文件 #include 函数原型 int msgsnd(int id, struct msgbuf *msgp,int size,int flag);功能：发送一个消息。成功返回0,失败返回-1。参数：id是队列描述符。msgp是用户定义的缓冲区。size是消息长度。flag是操作行 为，若(flag&IPC_NOWAIT) 真，调用进程立即返回；(flag&IPC_NOWAIT) 假， 调用进程阻塞，直乱消息被发送出去或队列描述符被删除或收到中断信弟止。缓冲区结 构定义如卜：struct msgbuf long mtype

4、; char mtext n ; ;msgrcv ()系统调用：头文件 #include 函数原型 int msgrcv(int id, struct msgbuf *msgp, int size, int type, int flag)； 功能：接收一个消息。成功返回消息正文长度，失败返回参数：id是队列描述符。msgp是用户定义的缓冲区。size是要接收的消息长度。type 是消息类型，若type为0则接收队列中的第一个消息，若type为正则接收类型为type 的第一个消息。flag是操作行为，若(flag&IPC_N0WAIT)?9真，调用进程立即返回。若 (f：Lag&IPC_NOWA

5、工T)为假，调用进程睡眠，直至ll接收到消息为止。msgctlO系统调用：头文件 #include 函数原型 int msgctl (int id, int cmd, struct msgid_ds *buf);功能：查询消息队列描述符状态，或设置描述符状态，或删除描京符。成功返回0,失败 返回-L参数：id是队列描述符。cmd是命令类型，若cmd为IPC_STAT,队列id的消息队列头 结构读入buf中；若cmd为IPC_SET,把buf所指向的信息复制到id的消息队列头结构 中。若cmd为IPC_RMID,删除id的消息队列。Buf为消息队列头结构msgid_ds指针。(linux IPC

6、)7.实验内容及步骤：(1)任务描述：使用系统调用msgget 0 % msgsndO msgrcv。、msgctl (),编写消息发送和接收程 序。要求消息的长度为lKBo程序设计过程：先定义消息结构，struct msgbuf(long mtype;char mtextn;；用这个结构定义消息缓冲全局变量msg,定义消息队列描述符msgqido约定队列关 键字为7S。创建两个子进程client和servero Client使用msgget ()创建消息队列，使用 msgsnd ()发送10条消息。Server使用msgget ()获取消息队列描述符，然后用 msgrcv ()接收消息，完毕

7、后删除队列描述符。为了清楚地显示Client发送的是哪条消 息，每发送一条消息，打印消息号(消息类型)，Sever每收到一条消息，也打印消息类 型。设计收发方式。Client每发送一条，Sever就接收一条。/*收发方式：Client ()每发送一条消息，Server ()就接收一条*/*此方法不能保证一定能同步。对于不同速度的机器，如果没有其他耗时的进程，可以调 整sleep的时间值而获得同步。*/ n“，i); /*打印消息类型*/msgsnd(msgqid,&msgz1024,0);/*发送消息msg到msgqid消息队列，可以先把消息正文放到中*/sleep(l) ;/*使进程挂起1秒

8、。等待接收进程接收。比较加上这一句和不加这一句 的结果*/exit (0);void Server () /*获得关键字对应的消息队列描述符*/msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);do (msgrcv (msgqid, &msg, 1030, 0, 0) ; /* 从 msgqid 队列接收消息 msg */printf (* (server %d) received. nH, ;/* 打印消息类型 */while!=l);/*消息类型为1时，释放队列/msgctl (msgqid, IPC_RMID, 0) ;/* 删除消息队列 */exit(0);vo

9、id main() int i;while ( (i=fork() )=-l) ;/*创建子进程；如果创建失败，执行空语句*/if (! i) Server () ;/* 如果 i=0,在子进程中，运行 Server */else /*否则，在父进程中*/( while (i=fork () ) =-1) ;/* 继续创建子进程 */if (! i) Client () ;/* 如果 i=0,在子进程中，运行 Client */wait(0); /*等待子进程结束*/wait(0); /*等待子进程结束*/)注：IPC进程间通信(Inter-Process Communication)就是指多

10、个进程之间相互通信, 交换信息的方法。上机操作创建源文件，编译gcc -o msg ,运行./msg 观察屏幕，记录结果。yinjiaoYoulou ./nsg(client 10) sent.yinjiaoYoulou ./nsg(client 10) sent.(server 10)received.(client 9) senl.(server 9)receied.(client 8) sent.(server 8)receied.(client 7) sent.(server 7)recei ved.(client 6) senl.(server 6)receied.(client 5

11、) sent.(server 5)receied.(client 4) sent.(server 4)rccci ved.(client 3) sent.(server 3)receied.(client 2) sent.(server 2)receied.(client 1) sent.(server 1)rccci ved ytnjiaoYouYouy i nji oo*YouVou. /msg(client 10) sent.(client 9) sent, (client S) sent. (client 7) senl. (client 6) sent, (client 5) sen

12、t. (client 4) senl. (client 3) sent, (client 2) sent. (client ) sent. (server 】0)received.(server 9)received. (server S)received (server 7)rcccivcd. (server 6)received, (server 5)received. (server 4)rccci vcd . (server 3)received, (server 2)received, (server 】)received.yinjiaoYouVou S ,简答：程序中有，sleep

13、(l);/*使进程挂起1秒。等待接收进程接收。比较加上这一句和 不加这一句的结果*/,试分析为什么会有这样的运行结果差异。(4)课堂练习(1)修改上述程序，让Client向Server发送一个字符串The message here is just a joke.”。Server收到消息后打印出来。yi njiaoYouYou *S ./msg2(client 1) sent- (server 1)received.The nessage he re is Just a joke.参考答案：msgqid=msgget(MSGKEY,0777); /* 创建消息队列，访问权限为 777 */*指定

14、消息类型*/pirntfCCclient 1) sent.nH); /* 打印消息类型 */nisgsnd(nisgqid.&msg,strlen,O);/*发送消息nisg到msgqid消息队列，可以先把消息正文放到中,strlen*/exit(O);void Server。 /*获得关键字对应的消息队列描述符*/msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);msgrcv(msgqid,&msg, 1024,0,0); /* 从 nisgqid 队列接收消息 msg */piintf(H(server l)received.nH); /* 打印消息类型 */pnn

15、tf(”sn”,；/*消息类型为1时，释放队列*/msgctl(nisgqid.IPC_RNIID.O);/* 删除消息队列 */exit(0);void main()( mt i；void main()( mt i；wliile(i=fork()=-1);if(!i) SeiverQ;else(wliile(i=fork()=-1);ClientQ;)wait(O);wait(O);/*创建子进程/* 子进程 Server */*创建子进程*/* 子进程 Client */*等待子进程结束*/*等待子进程结束*/(5)思考：1、进程的消息传递机制和全局变量是一个概念吗？消息是通过全局变量进行

16、传递 的吗？pnntRknd copynM); exit(O);void Server。sleep(l);prmtf(Hstar displayn);pnntf(”done!%sn”,； pnntRknd copynM); exit(O);void main()( mt i；/*创建子进程/*创建子进程/* 子进程 Server */*创建子进程*/* 子进程 Client */*等待子进程结束*/*等待子进程结束*/if(!i) SeiverQ;else(wliile(i=fork()=-1);ClientQ;)wait(O);wait(O);y i n jiaoYouYoustar cop

17、yend copystar displaydone!end displayyinjiaoYouYou S |1.在client里面改变了，但是server里面prmtf出来却什么也没有，说明全局变量不可在 进程间传递信息。pimtf(nend copynMpimtf(nend copynM);mt i;while(i=fbrk()=. 1);if(!i) Seiver();else(wliile(i=fbik()=-1);ClientQ;wait(O);wait(O);yinjiaolocalhost *13 ./msg2 star copy end copy client running s

18、tar display-done! The message he re is Just a Joke, end copyyinjiaolocalhost. 13/*创建子进程*/* 子进程 Server */*创建子进程*/* 子进程 Client */*等待子进程结束*/*等待子进程结束*/2.在主函数里面改变全局变量是可以传递消息的，因为这是父进程，seiver是子进程，子 进程继承父进程的全部代码和资源。void Client() int 1=1; /*局却变星消息关型(袤示第几条消息)V sle叩(1); /*等待拔收。比较加上这一句和不如这一句的结果V exit(0)；)void S

19、erver() sleep(1);printf(ustar displaynH)；p rintf(done!%snH,msg.mtext)；pnntT( end dispiaynM)；exit(0);)void main()while(i=fork( )=-!);if(! 1) Se rve r()while(i=fork( )=-!);if(! 1) Se rve r()； else( whLle(i=fork()=-l)；printf(M0 star copyn)；strepy (msg. mtext, MTtie messageprintf(M0 end copy)；/*创建子送程V/*

20、 王芸程Son/Qr */here is just a joKeo.M)；Client! )；/* 子送程Cliont */wait(0);wait(0);)1yinjiaoYouYou S ./nisg20 star copy0 end copy0 end copystar display-done!end displayyinjiaoYouYou S3.换个位置又不行了哦，想想是为什么！有没有晕了呢!prmtf(nend copynM);Client(); /* 子进程 Client */) wait(O);/*等待子进程结束*/wait(O);/*等待子进程结束*/ ”2$ J J J E3 I isO4 ai M yinjiaowlocalhost -/msg2 star copy end copy client running! star display done! end copy yi nJtaol oca1 host简单的说，不同的进程使用的内存空间是不共用的，全局变量只是在同一个进程所占用 的内存空间中是全局变量，而其他的进程空间是根本看不到这个变量的。父子进程不共享数据空间、堆、和栈。所以不存在共享全局变量。进程间只能IPC。2、修改上述程序