进程间通信之管道通信（匿名管道）

  Linux中，每个进程都有各自的地址空间及自己的用户级页表，映射到物理内存的不同地方，因此进程间互不影响，即进程间相互独立。

那么不同的进程要如何实现进程间通信呢？也就是进程间通信的本质，就是不同的进程通过看到公共资源来实现进程间通信，而这里的公共资源一般由操作系统提供，不同的提供者、提供方式也决定了通信方式的不同。
进程间有五中通信方式，分别为：匿名管道、命名管道、信号量、消息队列、共享内存。这里先介绍一下匿名管道通信。
匿名管道（pipe）
函数：int pipe(int pipefd[2]);
注：调用pipe函数时，首先在内核中开辟一块缓冲区用于通信，它有一个读端和一个写端，然后通过pipefd参数传出给用户进程两个文件描述符，pipefd[0]指向管道的读端，pipefd[1]指向管道的写段。在用户层面看来，打开管道就是打开了一个文件，通过read()或者write()向文件内读写数据，读写数据的实质也就是往内核缓冲区读写数据。

返回值：成功返回0，失败返回-1。

管道特征：
1、管道只支持单向通信
2、管道通信只能用于有血缘关系的通信，常用于父子通信，只用于父子进程的管道（匿名管道）
3、管道的生命周期随进程的结束而终止
4、管道是基于字节流通信的通信方式
5、管道内部已经实现同步机制，能够保证数据一致性（保证数据的安全性，在写数据的时候不会被别人读，不会发生二义性）

实现进程通信步骤：
1、父进程调用pipe开辟管道，得到两个文件描述符指向管道的两端
2、父进程调用fork创建子进程，子进程也有两个文件描述符指向管道的两端
3、父进程关闭fd[0]（读端），子进程关闭fd[1]（写端）

例：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/wait.h>#include<sys/types.h>#include<string.h>int main(){    int fds[2];    if(pipe(fds)<0)    {        perror("pipe");        return 1;    }    pid_t id=fork();//fork创建子进程    if(id==0)    {        //child        close(fds[0]);//子进程关闭读端        const char* child="hello father,I'm child";        int i=0;        while(i<10)        {            sleep(1);            write(fds[1],child,strlen(child));            i++;        }        exit(0);    }    else    {        //father        close(fds[1]); //父进程关闭写端        char buf[1024];        while(1)        {            ssize_t s=read(fds[0],buf,sizeof(buf)-1);            if(s>0)            {                buf[s]=0;                printf("father received:%s\n",buf);            }        }    }    pid_t ret=waitpid(id,NULL,0);    if(ret>0)    {        printf("wait success!\n");    }}

运行结果：

父进程成功收到子进程写入的字符串。

使用管道时有4种特殊情况：
1、读端没关闭，读端没有读数据，写端在写数据，管道被写满时写会阻塞，直到有空了才写入数据返回（读端没有在读，写端一直在写）

代码验证：

运行结果：

父进程执行3次读操作后不再读取数据，而子进程一直在在写，管道写满时发生阻塞。

2、指向管道的进程描述符的写端没关闭，持有管道写端的进程没有向管道写数据，此时有进程从管道读端读数据，管道剩余数据读取后，再次read会阻塞，知道有数据可读才读取数据返回（读方一直在读，写方没有在写）

代码验证：

运行结果：

3、管道读端的文件描述符都关闭了，此时向管道的写端写，进程会收到信号SIGPIPE，通常导致进程异常终止
代码验证：

运行结果：

父进程的读端read3次后关闭读端，此时子进程依然在write，进程异常终止。
4、写方前期一直在写，某一时刻停止，并关闭写端，读方一直读，读到读完管道内所有数据管道结束，read返回0值，表示读到文件结尾
代码验证：

运行结果：