Linux-进程间通信（一、匿名管道与命名管道）

蔚落 2022-06-03 05:56 295阅读 0赞

\#\#\#\#[LINUX进程间通信（二、消息队列）][LINUX]

> \#\#\#\#**匿名管道**：

头文件：#include<unistd.h>
    函数原型：int pipe(int fd[2]);
    返回值：成功返回0，失败返回错误代码
    注：fd：文件描述符数组，fd[0]代表读端，fd[1]代表写端

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> \#\#\#\#用法：  
> \#\#\#\#\#单个进程中的管道几乎没有任何用处，通常，调用pipe的进程接着调用fork，从而创建了一个父进程与子进程之间的**半双工**的IPC通道。在当前进程假如进行读操作时，就可关闭写端（fd\[1\]）如图：  
> ![这里写图片描述][format_png]

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\#\#\#\#\#**示例：假设现有一对父子进程，子进程需要读取屏幕上输入的信息，再通过管道将信息传给父进程，父进程再将该信息打印到屏幕上。**  
\#\#\#\#\#分析：  
\#\#\#\#\#①先要清楚哪些资源是父子进程必须共有的，在fork之前就得定义，在此例子中就是匿名管道pipe；  
\#\#\#\#\#②如果当前进程是父进程时：由于要做的是从管道读取数据，那么就关闭写端；读取完成后将数据打印到屏幕上；  
\#\#\#\#\#③如果当前进程是子进程：关闭读端；将stdin的信息读取并写入到管道中，等待父进程读取。

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\#\#\#\#\#实现如下：

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <errno.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    
    int main()
    {
    	//creat pipe
    	int fd[2] = {0};
    	if(pipe(fd) == -1){
    		perror("pipe");
    		exit(1);
    	}
    
    	//pipe create success
    	int res = fork();
    	if(res > 0){
    		//father
    		close(fd[1]);
    		char buf[1024] = {0};
    		ssize_t tmp = read(fd[0],buf,sizeof(buf)-1);
    		if(tmp == -1){
    				perror("read");
    				exit(1);
    		}else if(tmp == 0){
    			printf("read done\n");
    			exit(0);
    		}else{
    			printf("father read : %s",buf);
    		}
    	}else if(res == 0){
    		//child
    		close(fd[0]);
    		char tmp[256] = {0};
    		printf("child say : ");
    		fflush(stdout);
    		read(0,tmp,sizeof(tmp)-1);
    		if(write(fd[1],tmp,strlen(tmp)) == -1){
    			perror("write");
    			exit(1);
    		}
    		//子进程正常退出
    		close(fd[1]);
    		exit(0);
    	}else{
    		perror("fork");
    		exit(1);
    	}
    	return 0;
    }

\#\#\#\#\#运行结果：  
![这里写图片描述][format_png 1]

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> \#\#\#\#**管道特点：**  
> \#\#\#\#\#1、只能用于有亲缘关系的进程之间的通信；  
> \#\#\#\#\#2、管道生命周期随进程；进程退出管道释放；  
> \#\#\#\#\#3、管道拥有同步与互斥机制；  
> \#\#\#\#\#4、具有半双工的特点；（要想实现双向通信，可建立两个管道）

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> \#\#\#\#**管道读写规则**  
> \#\#\#\#\#1、当管道中没有数据可读时：若pipe采取的是不阻塞方法，则直接read返回-1；采取是阻塞时，进程阻塞直到等待数据可以读；  
> \#\#\#\#2、当管道满时：采用不阻塞方式将调用返回-1；反之write阻塞，直到有程序读走数据。  
> \#\#\#\#\#注：若想修改是否阻塞选项，需使用pipe2函数。具体用法自行man一下。

int pipe2(int pipefd[2], int flags);

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> \#\#\#\#**命名管道（FIFO）**：相当于创建一个文件，通过一个进程读 一个写来完成通信

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> \#\#\#\#\#**使用方法：FIFO创建成功后，一般的文件I/O函数（close，read，write，unlink等）都可用于FIFO。**

//使用mkfifo命令创建一个名为filaname的命名管道。
    mkfifo filename
    
    //使用函数创建
    函数原型：int mkfifo(const char* filename, mode_t mode);
    参数：filename为所要创建的文件名，mode为文件权限.
    返回值：成功返回0，失败返回-1

\#\#\#\#\#**注：FIFO是一种文件类型（p）**

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> \#\#\#\#**匿名管道与命名管道的区别：**  
> \#\#\#\#\#1、匿名管道必须适用于有亲缘关系的进程之间；命名管道没有要求；  
> \#\#\#\#\#2、匿名管道通过fd\[0\],fd\[1\]进行读写；命名管道通过特殊的FIFO文件进行读写。

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\#\#\#\#\#**示例：client——server进程使用FIFO进行通信。**  
\#\#\#\#\#首先由服务器端先执行，创建FIFO文件，然后read阻塞等待有人向文件中写入数据，一旦client执行并写入数据，便开始进行“通信”。（由于是半双工，便只模拟实现了从client向server端发送数据）

server.c

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <errno.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main()
    {
    	if( mkfifo("myfifo",0666) == -1){
    		perror("mkfifo");
    		exit(1);
    	}
    	
    	//FIFO creat success
    	char buf[1024] = {0};
    	int rfd = open("myfifo",O_RDONLY);
    	while(1){
    		printf("please wait...\n");
    		if(rfd > 0){
    			//open myfifo success
    			printf("client say : ");
    			fflush(stdout);
    			ssize_t count = read(rfd,buf,sizeof(buf)-1);
    			if(count > 0){
    				buf[count] = 0;
    				printf("%s",buf);
    			}else if(count == 0){
    				printf("client close\n");
    				exit(0);
    			}else{
    				perror("read");
    				exit(1);
    			}
    		}else{
    			//open return -1,open failed
    			perror("open");
    			exit(1);
    		}
    	}
    	close(rfd);
    	return 0;
    }

--------------------

client.c

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <errno.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    
    int main()
    {
    	int wfd = open("myfifo",O_WRONLY);
    	if(wfd == -1){
    		perror("open");
    		exit(1);
    	}
    
    	//open success
    	char buf[1024] = {0};
    	while(1){
    		printf("client send : ");
    		fflush(stdout);
    		ssize_t count = read(0,buf,sizeof(buf)-1);
    		if(count > 0){
    			buf[count] = 0;
    			write(wfd,buf,strlen(buf));
    		}else{
    			perror("read");
    			exit(1);
    		}
    	}
    	close(wfd);
    	return 0;
    }

--------------------

Makefile

.PHONY:all
    all : server client
    
    server:server.c
    	gcc $^ -o $@
    	
    client:client.c
    	gcc $^ -o $@
    
    .PYHONY : clean
    clean:
    	rm server client myfifo

--------------------

\#\#\#\#运行结果显示：  
![这里写图片描述][format_png 2]  
\#\#\#\#\#注：1、一定要先运行server，否则没有创建myfifo文件，client将会打开失败，直接报错终止。  
\#\#\#\#\#2、当同时运行多个client，一个server时，server将会全部接受client写入的信息；  
\#\#\#\#\#3、当运行多个server,多个client时，此时一个client写入数据，随机只有一个server进程读取到信息。（同步互斥的体现）

[LINUX]: http://blog.csdn.net/sssssuuuuu666/article/details/78870276
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