进程间的通信方式——pipe（管道）

来源：互联网发布：网络拓扑生成器编辑：程序博客网时间：2024/05/29 08:41

1.进程间通信

   每个进程各自有不同的用户地址空间,任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核,在内核中开辟一块缓冲区,进程A把数据从用户空间拷到内核缓冲区,进程B再从内核缓冲区把数据读走,内核提供的这种机制称为进程间通信。

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不同进程间的通信本质：进程之间可以看到一份公共资源；而提供这份资源的形式或者提供者不同，造成了通信方式不同，而 pipe就是提供这份公共资源的形式的一种。

2.匿名管道

2.1管道的创建

   管道是由调用pipe函数来创建

#include <unistd.h>int pipe (int fd[2]);                         //返回:成功返回0，出错返回-1

 fd参数返回两个文件描述符,fd[0]指向管道的读端,fd[1]指向管道的写端。fd[1]的输出是fd[0]的输入。

2.2管道如何实现进程间的通信

（1）父进程创建管道，得到两个⽂件描述符指向管道的两端

（2）父进程fork出子进程，⼦进程也有两个⽂件描述符指向同⼀管道。

（3）父进程关闭fd[0],子进程关闭fd[1]，即⽗进程关闭管道读端,⼦进程关闭管道写端（因为管道只支持单向通信）。⽗进程可以往管道⾥写,⼦进程可以从管道⾥读,管道是⽤环形队列实现的,数据从写端流⼊从读端流出,这样就实现了进程间通信。
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2.3如和用代码实现管道通信

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print?

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
int fd[2];
int ret = pipe(fd);
if (ret == -1)
{
perror(”pipe error\n”);
return 1;
}
pid_t id = fork();
if (id == 0)
{//child
int i = 0;
close(fd[0]);
char *child = “I am child!”;
while (i<5)
{
write(fd[1], child, strlen(child) + 1);
sleep(2);
i++;
}
}
else if (id>0)
{//father
close(fd[1]);
char msg[100];
int j = 0;
while (j<5)
{
memset(msg,’\0’,sizeof(msg));
ssize_t s = read(fd[0], msg, sizeof(msg));
if (s>0)
{
msg[s - 1] = ’\0’;
}
printf(”%s\n”, msg);
j++;
}
}
else
{//error
perror(”fork error\n”);
return 2;
}
return 0;
}

运行结果：

每隔2秒打印一次I am child!        并且打印了五次。

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2.4管道读取数据的四种的情况

（1）读端不读，写端一直写
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（2）写端不写，但是读端一直读

（3）读端一直读，且fd[0]保持打开，而写端写了一部分数据不写了，并且关闭fd[1]。
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如果一个管道读端一直在读数据，而管道写端的引⽤计数⼤于0决定管道是否会堵塞，引用计数大于0，只读不写会导致管道堵塞。

（4）读端读了一部分数据，不读了且关闭fd[0]，写端一直在写且f[1]还保持打开状态。

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print?

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
int fd[2];
int ret = pipe(fd);
if (ret == -1)
{
perror(”pipe error\n”);
return 1;
}
pid_t id = fork();
if (id == 0)
{//child
int i = 0;
close(fd[0]);
char *child = “I am child!”;
while (i<10)
{
write(fd[1], child, strlen(child) + 1);
sleep(2);
i++;
}
}
else if (id>0)
{//father
close(fd[1]);
char msg[100];
int status = 0;
int j = 0;
while (j<5)
{
memset(msg, ’\0’, sizeof(msg));
ssize_t s = read(fd[0], msg, sizeof(msg));
if (s>0)
{
msg[s - 1] = ’\0’;
}
printf(”%s %d\n”, msg, j);
j++;
}
//写方还在继续,而读方已经关闭它的读端
close(fd[0]);
pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
printf(”exitsingle(%d),exit(%d)\n”, status & 0xff, (status >> 8) & 0xff);
//低八位存放该子进程退出时是否收到信号
//此低八位子进程正常退出时,退出码是多少
}
else
{//error
perror(”fork error\n”);
return 2;
}
return 0;
}

运行结果：

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使用kill -l 查看13号信号，可以知道13号信号代表SIGPIPE。

总结：
如果一个管道的写端一直在写，而读端的引⽤计数是否⼤于0决定管道是否会堵塞，引用计数大于0，只写不读再次调用write会导致管道堵塞；
如果一个管道的读端一直在读，而写端的引⽤计数是否⼤于0决定管道是否会堵塞，引用计数大于0，只读不写再次调用read会导致管道堵塞；
而当他们的引用计数等于0时，只写不读会导致写端的进程收到一个SIGPIPE信号，导致进程终止，只写不读会导致read返回0,就像读到⽂件末尾⼀样。

2.5管道特点

1.管道只允许具有血缘关系的进程间通信，如父子进程间的通信。2.管道只允许单向通信。3.管道内部保证同步机制，从而保证访问数据的一致性。4.面向字节流5.管道随进程，进程在管道在，进程消失管道对应的端口也关闭，两个进程都消失管道也消失。

2.6管道容量大小

测试管道容量大小只需要将写端一直写，读端不读且不关闭fd[0],即可。
测试代码：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <errno.h>int main(){    int fd[2];    int ret = pipe(fd);    if (ret == -1)    {        perror("pipe error\n");        return 1;    }    pid_t id = fork();    if (id == 0)    {//child        int i = 0;        close(fd[0]);        char *child = "I am  child!";        while (i++)        {            write(fd[1], child, strlen(child) + 1);            printf("pipe capacity: %d\n", i*(strlen(child) + 1));        }        close(fd[1]);    }    else if (id>0)    {//father        close(fd[1]);        waitpid(id, NULL, 0);    }    else    {//error        perror("fork error\n");        return 2;    }    return  0;}

可以看到写到65520之后管道堵塞了，而65520即为64K大小即为管道的容量。
这里写图片描述

进程间通信方式———信号量（Semaphore）
http://blog.csdn.net/skyroben/article/details/72513985

进程间通信方式———消息队列
http://blog.csdn.net/skyroben/article/details/72520501

进程间通信方式——共享内存
http://blog.csdn.net/skyroben/article/details/72625028

2 0