linuxC-管道通信_c管道文件

管道是一种在操作系统中用于进程间通信的基本机制。它可以让一个进程的输出直接作为另一个进程的输入，实现这两个进程之间的数据传输。下面是管道的一些基本概念：

1. 半双工通信：管道是一种半双工的通信机制，意味着数据只能在一个方向上流动。虽然管道可以同时进行读和写操作，但在任意给定的时间里，数据只能在一个方向上传输。

2. 单向通信：管道是单向通信的，即它只能在一个方向上传输数据。如果需要双向通信，需要创建两个管道，一个用于父进程向子进程传输数据，另一个用于子进程向父进程传输数据。

3. 亲缘关系：管道通常用于具有亲缘关系的进程之间通信，即它们有着共同的父进程。通常情况下，一个管道由一个父进程创建，并在子进程之间传递数据。

4. 内核缓冲区：管道在内核中被实现为一个缓冲区，用于存储数据。这个缓冲区是一个环形队列，可以在其中存储一定数量的数据。当管道满了时，写入操作会被阻塞，直到有空间可用为止。同样，当管道为空时，读取操作也会被阻塞，直到有数据可用为止。

5. 文件描述符：在 Linux 中，管道也被视为一种特殊的文件。每个进程都有一个文件描述符表，用于跟踪打开的文件和管道。当一个管道被创建时，系统会为其分配两个文件描述符，一个用于读取数据，另一个用于写入数据。

6. 匿名管道：匿名管道是最常见的管道类型，它没有名字，只能在具有亲缘关系的进程之间使用。它由 pipe 系统调用创建，返回两个文件描述符，一个用于读取，一个用于写入。

7. 关闭管道：当不再需要一个管道时，应该显式地关闭它。关闭一个管道将释放相关的系统资源，并通知系统不再使用该管道。

针对上述基本概念，提出以下问题：

在 Linux 中，管道是半双工的通信机制，如果对一个管道同时读和写会怎么样？

如果一个进程同时尝试在管道上进行读和写操作，可能会出现以下情况之一：

1. 阻塞：如果一个进程在管道上进行写操作时，而另一个进程正在尝试读取数据，写入操作将被阻塞，直到另一个进程读取了数据为止。同样，如果一个进程在管道上进行读操作时，而另一个进程正在尝试写入数据，读取操作也会被阻塞，直到有数据可用为止。

2. 死锁：如果两个进程同时尝试在管道上进行读和写操作，并且彼此都在等待对方完成操作，可能会导致死锁。例如，一个进程尝试读取数据，但需要等待另一个进程写入数据，而另一个进程同时尝试写入数据，但需要等待第一个进程读取数据。

3. 部分数据：如果一个进程在管道上同时进行读和写操作，可能会导致部分数据的丢失或损坏。这是因为管道是一个先进先出的数据结构，如果同时进行读和写操作，数据可能会被覆盖或丢失。

有名管道和无名管道是什么？怎么建立？

有名管道（Named Pipe）和无名管道（Anonymous Pipe）都是在 Unix 和类 Unix 系统中用于进程间通信的机制，但它们有一些不同之处。

1. 有名管道（Named Pipe）：

   • 有名管道在文件系统中有一个路径名，可以像普通文件一样通过路径访问。
   • 可以持久存在，即使没有任何进程使用它。
   • 适合用于独立的进程之间进行通信。
   • 创建方法：
     • 使用 mkfifo 系统调用或者命令行工具 mkfifo 创建一个有名管道。
     • 进程可以通过路径名打开这个有名管道，就像打开普通文件一样。
     • 进程可以使用文件 I/O 操作来读取和写入有名管道，实现进程间的通信。

2. 无名管道（Anonymous Pipe）：

   • 无名管道没有文件系统中的文件名，是一种临时的通信方式。
   • 通常用于具有亲缘关系的父子进程之间通信。
   • 随着进程的终止而消失，不能持久存在。
   • 创建方法：
     • 父进程调用 pipe() 系统调用来创建一个管道，并获得两个文件描述符，一个用于读取数据，一个用于写入数据。
     • 父进程调用 fork() 系统调用创建一个子进程。
     • 子进程继承了父进程的文件描述符表，可以通过继承来共享管道。
     • 父进程通过管道写入数据，子进程通过管道读取数据，实现进程间的通信。

创建有名管道：

mkfifo my_pipe

或者在 C 语言中使用 mkfifo 函数：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    mkfifo("my_pipe", 0666); // 创建一个有名管道
    return 0;
}

 

 可以看到创建了一个my_pipe的管道，现在我们

向管道写入数据：

echo "Hello, world!" > my_pipe

使用读取管道：

cat my_pipe

 下面将演示多进程间创建有名管道，用于通信的示例

发送端：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
 
#define FIFO_FILE "my_pipe" // 定义管道文件名
 
int main() {
    int fd;
    char *message = "Hello, world!"; // 要写入管道的消息
 
    // 创建有名管道
    mkfifo(FIFO_FILE, 0666);
 
    // 打开管道文件
    fd = open(FIFO_FILE, O_WRONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    // 向管道中写入数据
    write(fd, message, strlen(message) + 1);
 
    // 关闭管道文件
    close(fd);
 
    printf("Data sent to the pipe.\n");
 
    return 0;
}

接收端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
 
#define FIFO_FILE "my_pipe" // 定义管道文件名
 
int main() {
    int fd;
    char buffer[1024];
 
    // 打开管道文件
    fd = open(FIFO_FILE, O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    // 从管道中读取数据
    read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    printf("Received message: %s\n", buffer);
 
    // 关闭管道文件
    close(fd);
 
    return 0;
}

编译运行

此时查看可以看到创建了一个管道

此时运行接收端

接收到消息队列中的消息