Linux--进程间的通信-匿名管道

进程间的通信

进程间通信（IPC，Interprocess Communication）是指在不同进程之间传输数据和交换信息的一种机制。它允许多个进程在同一操作系统中同时运行，并实现彼此之间的协作。

进程间通信方式：

1. 管道（Pipe）：管道是最基本的进程间通信方式，它是一种半双工的通信方式，通过管道，可以实现两个不同进程之间的通信，使用时，只能一方写入，另一方读出。

2. 消息队列（Message Queue）：消息队列可以在没有任何关系的进程之间传递数据，它提供了一个消息的队列，发送方将消息放入队列，接收方从队列中获取消息。这种通信方式允许发送方和接收方独立于对方，不需要同步操作。

3. 共享内存（Shared Memory）：共享内存是最快的进程间通信方式，它将一个特定的内存区域映射到多个进程的地址空间中，使得这些进程可以直接访问这块共享内存。共享内存通信方式适合于大量数据的高速交换。

4. 信号量（Semaphore）：信号量是一种计数器，用于进程间的同步和互斥操作。它可以用来保护临界区资源，控制并发访问和协调进程间的操作顺序。

5. 套接字（Socket）：套接字是一种网络编程中常用的通信方式，它可以在不同主机之间进行进程间通信。套接字通信方式适用于分布式系统或者网络环境下的进程间通信。

6. 管理器对象（Manager Object）：这种通信方式利用一个专门的进程作为服务器，其他进程通过请求服务器来实现通信。管理器对象可以提供共享数据、远程过程调用等功能。

7. 文件和数据库：进程可以通过读取和写入文件、数据库的方式进行通信。这种通信方式适用于持久化数据的交换和共享。

匿名管道

匿名管道，顾名思义也就是没有名字的管道，这种管道用于具有血缘关系的进程（父子进程等）之间进行通信。它是一种单向通信方式（半双工），即数据只能从一个进程流向另一个进程；

下面来了解匿名管道是如何创建的？

代码验证

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

void writer(int wfd)
{
    const char* str="hello father,i am child";
    char buffer[128];
    int cnt=0;
    pid_t pid=getpid();
    while(1)
    {
        snprintf(buffer,sizeof(buffer),"message: %s, pid: %d,count:%d\n",str,pid,cnt);
        write(wfd,buffer,sizeof(buffer)-1);
        cnt++;
        sleep(1);
    }
}
void reader(int rfd)
{
    char buffer[1024];
    while(1)
    {
        ssize_t n=read(rfd,buffer,sizeof(buffer)-1);
        printf("father get a message: %s",buffer);
    }
}
int main()
{
    int pipefd[2];
    int n=pipe(pipefd);
    if(n<0) return 1;
    printf("pipefd[0]:%d,pipefd[1]:%d\n",pipefd[0],pipefd[1]);

    pid_t id=fork();
    if(id==0)
    {
        close(pipefd[0]);

        writer(pipefd[1]);

        exit(0);
    }

    close(pipefd[1]);

    reader(pipefd[0]);
    wait(NULL);

    return 0;
}

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对匿名管道的具体分析

匿名管道的特点

• 1.匿名管道只能用于具有情缘关系（父子进程）的进程间通信；
• 2.自带同步机制
• 3.管道只能单向通信，属于半双工通信类型；
• 4.只要连接的进程有一方退出，那么管道自动释放，文件的生命周期是伴随着进程的；

PIPE_BUF

PIPE_BUF是一个宏定义，在Linux系统中，它表示管道（pipe）的缓冲区大小(一般为4096字节）。具体来说，PIPE_BUF定义了一个原子写入管道的最大字节数。

根据POSIX标准规定，当要写入的数据长度小于等于PIPE_BUF时，操作系统会保证写入的原子性。也就是说，对于不超过PIPE_BUF字节的写操作，写入的数据会作为一个连续序列写入管道，而不会被其他进程的写操作所中断。

然而，当要写入的数据长度超过PIPE_BUF时，操作系统并不保证写入的原子性。这意味着，写入的数据可能会被其他进程的写操作所中断，从而导致数据交叉写入到管道中。

需要注意的是，PIPE_BUF的值可以在不同的系统上有所不同。在大多数系统中，PIPE_BUF的值通常为4096字节（4KB），但也可以更大或更小。你可以通过在代码中包含头文件limits.h并查看其中的定义来获取当前系统上的PIPE_BUF值。

所以，在使用管道进行进程间通信的时候，如果希望保证数据的完整性，应确保每次写入的数据不超过PIPE_BUF字节。如果要写入的数据量超过了PIPE_BUF，可以考虑分多次写入或使用其他方式来保证数据的完整性。