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进程间通信设施 —— IPC

作者
  赵曦

日期
  2025/09/25

版本
  1.0

上一篇教程：基于异步 I/O 的协程设施
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# 1 命名管道

相关类：

- 同步： rm::PipeServer, rm::PipeClient
- 异步： rm::async::PipeServer, rm::async::PipeClient

管道是一种半双工的通信方式，允许一个进程与另一个进程进行通信。命名管道（Named Pipe）是一种特殊类型的管道，它具有名称，可以在不同的进程之间进行通信。

RMVL 提供了跨平台的命名管道实现，并提供了协程支持，Windows 下基于 Windows 命名管道，Linux 下基于 Unix FIFO 实现。

## 1.1 同步阻塞

服务端

- C++

  #include <rmvl/io/ipc.hpp>
  using namespace rm;
  int main() {
  PipeServer server("mypipe");
  bool success = server.write("message");
  if (!success) {
  printf("Write failed\n");
  return -1;
  }
  std::string msg = server.read();
  if (msg.empty()) {
  printf("Read failed\n");
  return -1;
  }
  printf("Received: %s\n", msg.c_str());
  }
  rm::PipeServer
  命名管道服务端
  定义 ipc.hpp:26
  rm::msg
  LPSS 消息类型命名空间
  定义 point.hpp:20
  rm
  定义 datastruct.hpp:24

- Python

  import rm
  server = rm.PipeServer("mypipe")
  success = server.write("message")
  if not success:
  print("Write failed")
  return -1
  msg = server.read()
  if not msg:
  print("Read failed")
  return -1
  print(f"Received: {msg}")

客户端

- C++

  #include <rmvl/io/ipc.hpp>
  using namespace rm;
  int main() {
  PipeClient client("mypipe");
  std::string msg = client.read();
  if (msg.empty()) {
  printf("Read failed\n");
  return -1;
  }
  printf("Received: %s\n", msg.c_str());
  bool success = client.write("received: " + msg);
  if (!success) {
  printf("Write failed\n");
  return -1;
  }
  }
  rm::PipeClient
  命名管道客户端
  定义 ipc.hpp:81

- Python

  import rm
  client = rm.PipeClient("mypipe")
  msg = client.read()
  if not msg:
  print("Read failed")
  return -1
  print(f"Received: {msg}")
  success = client.write("received: " + msg)
  if not success:
  print("Write failed")
  return -1

## 1.2 异步非阻塞

服务端

#include <rmvl/io/ipc.hpp>
using namespace rm;
async::Task<> session(async::PipeServer server) {
bool success = co_await server.write("message");
if (!success) {
printf("Write failed\n");
co_return;
}
std::string msg = co_await server.read();
if (msg.empty()) {
printf("Read failed\n");
co_return;
}
printf("Received: %s\n", msg.c_str());
}
int main() {
async::IOContext io_context{};
async::PipeServer server("mypipe");
co_spawn(io_context, session, std::move(server));
// 此处可以使用 co_spawn 注册其他 I/O 任务
io_context.run();
return 0;
}
rm::async::IOContext
异步 I/O 执行上下文，负责管理 IO 事件循环和协程任务的调度
定义 async.hpp:177
rm::async::IOContext::run
void run()
启用事件循环
rm::async::PipeServer
异步命名管道服务端
定义 ipc.hpp:405
rm::async::PipeServer::read
AsyncReadAwaiter read()
从管道读取数据
定义 ipc.hpp:427
rm::async::PipeServer::write
AsyncWriteAwaiter write(std::string_view data)
向管道写入数据
定义 ipc.hpp:441
rm::async::Task
保有 rm::async::Promise 的异步协程任务
定义 async.hpp:146
rm::async::co_spawn
void co_spawn(IOContext &ctx, Callable &&fn, Args &&...args)
在指定的执行上下文中生成并调度一个协程任务
定义 async.hpp:265

客户端

#include <rmvl/io/ipc.hpp>
using namespace rm;
async::Task<> session(async::PipeClient client) {
std::string msg = co_await client.read();
if (msg.empty()) {
printf("Read failed\n");
co_return;
}
printf("Received: %s\n", msg.c_str());
bool success = co_await client.write("received: " + msg);
if (!success) {
printf("Write failed\n");
co_return;
}
}
int main() {
async::IOContext io_context{};
async::PipeClient client("mypipe");
co_spawn(io_context, session, std::move(client));
// 此处可以使用 co_spawn 注册其他 I/O 任务
io_context.run();
return 0;
}
rm::async::PipeClient
异步命名管道客户端
定义 ipc.hpp:450
rm::async::PipeClient::read
AsyncReadAwaiter read()
从管道读取数据
定义 ipc.hpp:463
rm::async::PipeClient::write
AsyncWriteAwaiter write(std::string_view data)
向管道写入数据
定义 ipc.hpp:477

# 2 消息队列（仅 Linux 可用）

相关类： rm::MqServer 及 rm::MqClient

服务端

#include <rmvl/io/ipc.hpp>
using namespace rm;
int main() {
MqServer server("/myqueue");
bool success = server.send("message");
if (!success) {
printf("Send failed\n");
return -1;
}
std::string msg = server.receive();
if (msg.empty()) {
printf("Receive failed\n");
return -1;
}
printf("Received: %s\n", msg.c_str());
}
rm::MqServer
消息队列服务端
定义 ipc.hpp:132

客户端

#include <rmvl/io/ipc.hpp>
using namespace rm;
int main() {
MqClient client("/myqueue");
std::string msg = client.receive();
if (msg.empty()) {
printf("Receive failed\n");
return -1;
}
printf("Received: %s\n", msg.c_str());
bool success = client.send("received: " + msg);
if (!success) {
printf("Send failed\n");
return -1;
}
}
rm::MqClient
消息队列客户端
定义 ipc.hpp:183

# 3 共享内存

相关类： rm::SHMBase 以及 rm::RingBufferSlotSHM

共享内存（Shared Memory）是一种极其高效的进程间通信方式，允许多个进程访问同一块内存区域，RMVL 提供了跨平台的共享内存实现。

## 3.1 基础共享内存设施

#include <rmvl/io/ipc.hpp>
using namespace rm;
int main() {
// 创建或打开共享内存
SHMBase shm("/myshm", 1024);
// 写入数据
const char data[] = "Hello, Shared Memory!";
shm.write(0, data, strlen(data) + 1);
// 读取数据
char buffer[64]{};
shm.read(0, buffer, sizeof(buffer));
printf("Read from SHM: %s\n", buffer);
return 0;
}
rm::SHMBase
共享内存对象基类
定义 ipc.hpp:237