【Linux】管道实现进程间通信_liux 管道通信

一. 进程间通信(IPC)

　　我们知道进程之间都是相互独立的，任何一个进程的全局变量在另一个进程中是看不到的，如果进程之间需要交换数据就要通过内核。进程间通信(InterProcess Communication)的本质就是让两个进程看到共同的资源。

进程间通信的目的

1. 数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程
2. 资源共享：多个进程之间共享同样的资源
3. 通知事件：一个进程需要向另一个进程发送消息，通知其发生了某种事情（比如进程终止父进程告诉子进程）
4. 进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行，此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，能够及时知道它的状态改变。

进程间通信的分类

1. 管道：匿名管道，命名管道
2. System V IPC:消息队列，共享内存，信号量
3. POSIX IPC：消息队列，共享内存，信号量，互斥量，读写锁，条件变量

二. 管道(pipe)

　　我们把一个进程连接到另一个进程的一个数据流称之为管道，是Unix中最古老的进程间通信形式。我们可以分为匿名管道和命名管道。

1. 匿名管道

特点：

• 只能用于具有血缘关系的进程之间通信
• 生命周期随进程，进程退出，管道释放
• 管道是半双工的，数据只能从一个方向传输
• 管道是基于字节流的
• 管道是自带同步机制的，在保证数据安全的前提下，按照特定顺序访问临界资源

函数原型

#include <unisted>
int pipe(int fd[2]);
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功能：创建一个匿名管道
参数：fd文件描述符数组，其中fd[0]表示读，fd[1]表示写
返回值：成功返回0，失败返回错误代码

例子

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>

int main()
{
    int fd[2]={0};
    if(pipe(fd)==-1)
    {
        perror("pipe");
        return 1;
    }

    pid_t pid;
    pid=fork();
    if(pid==-1)
    {
        perror("fork");
        return 2;
    }

    if(pid==0)
    {
        //child
        close(fd[0]);
        int a=5;
        char *buf="Hello, I am your child";
        while(a--)
        {
            write(fd[1], buf, strlen(buf));
            sleep(1);
        }
    }
    else
    {
        //Parent
        close(fd[1]);
        while(1)
        {
            char buf[1024]={0};
            ssize_t s = read(fd[0], buf, sizeof(buf)-1);
            buf[s]=0;
            if(s>0)
            {
                printf("Parent: %s\n", buf);
            }
            else if(s==0) 
            {
                printf("quit\n");
                break;
            }else
            {
                perror("read");
                return 3;
            }
        }
    }
    return 0;
}
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如果写端的文件描述符关闭，那么读端一直读到文件结尾返回0；
如果写端的文件描述符没有关闭并且写端不写数据，那么读端读完一直等待；
如果写端一直写数据，读端不读，那么写端写满一直等待直到开始读数据；
如果写端一直写数据，读端不读并且关闭文件描述符，那么系统会结束掉写的进程。

2.命名管道

特点：

• 命名管道是一种特殊类型的文件
• 命名管道可以用于不具有血缘关系的进程
• 除此之外与匿名管道基本相似

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
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功能：创建命名管道
参数：pathname表示管道文件路径，mode表示文件权限
返回值：成功返回0，失败返回-1，错误原因存于errno中

例子

client.c

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<string.h>
int main()
{
    int fd = open("mypipe", O_WRONLY);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }
    char buf[1024] = {0};
    while(1)
    {
        printf("Please Enter # ");
        fflush(stdout);
        ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf)-1);
        if(s > 0)
        {
            buf[s] = 0;
            write(fd, buf, strlen(buf));
        }
        else if(s == 0)
        {
            printf("read finish");
            return 0;
        }
        else
        {
            perror("read");
            return 2;
        }
    }
    close(fd);
    return 0;
}
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server.c

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

int main()
{
    umask(0);
    if(mkfifo("mypipe", 0644) < 0)
    {
        perror("mkfifo");
        return 1;
    }
    int fd = open("mypipe", O_RDONLY);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        return 2;
    }

    char buf[1024] = {0};
    while(1)
    {
        printf("Please wait...\n");
        ssize_t s = read(fd, buf, sizeof(buf)-1);
        if(s < 0)
        {
            perror("read");
            return 3;
        }
        else if(s == 0)
        {
            printf("client is quit\n");
            return 0;
        }
        else
        {
            buf[s-1] = 0;//为了去掉输入时的换行符，所以才s-1
            printf("client says # %s\n", buf);
        }
    }
    close(fd);
    return 0;
}
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