进程间通信系列（2）管道分类与读写

川长思鸟来 2022-06-18 13:11 124阅读 0赞

管道通信是针对本地计算机的两个进程之间的通信而设计的通信方法，管道建立之后，实际获得两个文件描述符：一个用于读取而另外一个用于写入。  
  
管道是单工的，数据只能从一个放向流动，需要双向通信时需要建立两个管道。

数据的读入和写入：一个进程向管道中写的内容被管道的另一端的进程读取。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

匿名管道  
在关系进程中进行（父进程和子进程、兄弟进程之间），由pipe系统调用，管道由父进程建立，管道位于内核空间，实际是一块缓存。

\#include <unsitd.h>

int pipe(int fd\[2\]);

返回：成功返回0，出错返回-1。

两个文件描述符数组：

fd\[0\]:为pipe的读端，用于读取管道；

fd\[1\]:为pipe的写端，用于写入管道；

#include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main()
    {
        int pipe_fd[2] = {0};
        if(pipe(pipe_fd) < 0)
        {
            printf("pipe create error\n");
            return -1;
        }
        else
        {
            printf("pipe create success\n");
        }
    
        close(pip_fd[0]);
        close(pip_fd[1]);
    
        retrun 0;
    }

管道主要用于不同进程间的通信。实际上，通常先创建一个管道，再通过fork函数创建一个子进程，由于子进程会继承父进程，所以在子进程中也会有两个文件描述符。但是管道

是单工通信的，所以要想实现父子进程间的通信，需要根据读写情况关闭父子进程中的文件描述符。如下图所示，通过管道父进程向子进程发送数据，因此需要关闭父进程fd\[0\]

和子进程fd\[1\]。

![Center][]  
一个简答的匿名管道的示例：

#include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/wait.h>
    
    /*
    *父进程通过管道传输两个数据给子进程，
    *由子进程负责从管道中读取并输出。
    */
    
    int main(int argc, char const *argv[])
    {
    	int fd[2] = {0};
    
    	if(pipe(fd) < 0)
    	{
    		perror("pipe error");
    		exit(1);
    	}
    
    	pid_t pid;
    	if((pid = fork()) < 0)
    	{
    		perror("fork error");
    		exit(1);
    	}
    	else if(pid > 0)//parent process
    	{
    		close(fd[0]);//父进程用来写入数据
    
    		int start = 1;
    		int end = 100;
    
    		if(write(fd[1], &start, sizeof(int)) != sizeof(int))
    		{
    			perror("write error");
    			exit(1);
    		}
    
    		if(write(fd[1], &end, sizeof(int)) != sizeof(int))
    		{
    			perror("write error");
    			exit(1);
    		}
    
    		close(fd[1]);
    
    		wait(0);//等待子进程结束，回收子进程
    	}
    	else//child process,从父进程继承fd[0],fd[1]
    	{
    		close(fd[1]);//子进程用来读写数据
    
    		int start;
    		int end;
    
    
    		if(read(fd[0], &start, sizeof(int)) < 0)
    		{
    			perror("write error");
    			exit(1);
    		}
    
    		if(read(fd[0], &end, sizeof(int)) < 0)
    		{
    			perror("write error");
    			exit(1);
    		}
    
    		close(fd[0]);
    
    		printf("child process read start: %d, end: %d\n", start, end);
    
    	}
    
    	return 0;
    }

有名管道  
两个没有任何关系的进程之间通信可通过命名管道进行数据传输，本质是内核中的一块缓存，另在文件系统中以一个特殊的设备文件（管道文件）存在，通过系统调用mkfifo创建。

[Center]: /images/20220618/40f6dd1b8fac49cf8f56e48836061d37.png