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“电脑里的秘密对话：线程与进程的通讯技巧大揭秘”

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在电脑的世界里，线程与进程就像是忙碌的工人，他们各自负责不同的任务，但有时候需要相互协作。那么，这些电脑里的“工人”是如何进行沟通的呢？今天，我们就来揭开线程与进程之间通讯的神秘面纱。

线程：同一进程中的细小灵魂

首先，让我们来认识一下线程。线程是进程中的一个实体，被系统独立调度和分派的基本单位。一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源，如内存空间、文件句柄等。

线程间通讯的方式

  1. 共享内存：线程共享同一块内存区域，通过读写共享内存来实现通讯。这种方式速度快，但需要严格的同步机制，以避免数据竞争和死锁。
   #include <pthread.h>
   #include <stdio.h>

   int shared_data = 0;

   void *thread_func(void *arg) {
       pthread_mutex_lock(&mutex);
       shared_data += 1;
       printf("Thread %d: Shared data = %d\n", *(int *)arg, shared_data);
       pthread_mutex_unlock(&mutex);
       return NULL;
   }

   int main() {
       pthread_t threads[10];
       pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

       for (int i = 0; i < 10; i++) {
           int *arg = malloc(sizeof(int));
           *arg = i;
           pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, arg);
       }

       for (int i = 0; i < 10; i++) {
           pthread_join(threads[i], NULL);
       }

       printf("Final shared data = %d\n", shared_data);
       return 0;
   }
  1. 信号量：信号量是一种同步机制，可以用来控制对共享资源的访问。线程可以通过信号量来实现互斥和同步。
   #include <pthread.h>
   #include <stdio.h>

   pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
   pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

   void *thread_func(void *arg) {
       pthread_mutex_lock(&mutex);
       // ... do something ...
       pthread_cond_signal(&cond);
       pthread_mutex_unlock(&mutex);
       return NULL;
   }

   int main() {
       pthread_t thread;
       pthread_create(&thread, NULL, thread_func, NULL);
       pthread_join(thread, NULL);
       return 0;
   }

进程：独立的执行单元

进程是计算机中的基本执行单元，它包含了程序代码、数据、状态等信息。进程之间是独立的，它们有自己的地址空间、文件句柄等。

进程间通讯的方式

  1. 管道：管道是一种简单的进程间通讯机制，允许一个进程向另一个进程发送数据。
   #! /bin/bash

   # 创建管道
   pipe=$(mktemp -u)

   # 在子进程中写入数据
   (
       echo "Hello, process!"
       echo "This is a message from child process."
   ) > "$pipe"

   # 在父进程中读取数据
   while read line; do
       echo "Received: $line"
   done < "$pipe"
  1. 消息队列：消息队列允许进程发送和接收消息。消息队列在系统中维护一个消息队列，进程可以将消息放入队列，其他进程可以从队列中读取消息。
   #include <sys/ipc.h>
   #include <sys/msg.h>

   struct message {
       long msg_type;
       char msg_text[100];
   } msg;

   int msgid = msgget(1234, 0666 | IPC_CREAT);

   // 发送消息
   msg.msg_type = 1;
   strcpy(msg.msg_text, "Hello, process!");
   msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg.msg_text), 0);

   // 接收消息
   msgrcv(msgid, &msg, sizeof(msg.msg_text), 1, 0);
   printf("Received message: %s\n", msg.msg_text);

总结

线程与进程之间的通讯是计算机程序设计中的重要环节。通过共享内存、信号量、管道、消息队列等机制，线程与进程可以有效地进行信息交换和协作。了解这些通讯技巧，将有助于我们更好地掌握程序设计和并发编程。

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