Linux--进程间通信--管道

Linux:进程间通信--命名管道：命名管道

1进程间通信

进程间通信，英文又称IPC(InterProcess Communication)，因为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1把数据从用户地址空间烤到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制就称为进程间通信。

2管道

2.1概念

管道是一种最基本的IPC机制，从本质上讲，管道也是一种文件。在LInux系统中，我们经常通过符号"|"来使用管道，用以连接两个多个命令。实际上，管道是进程与进程间的数据流通管道，它是的数据可以以一种“流”的形式在进程间流动。

管道的特点：

1. 单向通信。
2. 依赖文件系统。管道的生存周期随进程的退出，管道就被销毁(随进程）。
3. 管道只能用于血缘关系的进程，通常用于父子进程。
4. 管道在进行读写操作时，以数据流方式。
5. 同步访问。

2.2管道的创建

Linux系统下，管道是通过pipe函数创建的，函数原型如下：

#include<inistd.h>int pipe(int fileds[2]);//成功返回0，失败返回-1

其中，参数fileds[2]是一个长度为2的文件描述符数组，fileds[0]是读端，fileds[1]是写端。

2.3管道的读写

在单个进程中创建管道几乎没有意义的,因为管道存在的意义就是进行进程之间的通信。上面我们介绍了管道的特点，其中一条是，管道只能用于有血缘关系的进程，所以我们通过父子进程之间的通信演示一下管道的使用。

说明：

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，父进程调用fork创建了子进程，子进程也有两个文件描述符指向同一管道。

因为管道是单向通信的，所以父进程关闭写端，子进程关闭读端。子进程可以往管道里写，父进程可以在管道里读，数据从写端流入，从写端流出，实现进程通信。

代码：

#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<errno.h>#include<string.h>//创建管道，子进程只写，父进程只读int main(){int fds[2];int ret=pipe(fds);if(ret==-1){printf("Create pipe error! errno code  is:%d\n",errno);return 1;}pid_t id=fork();if(id<0){printf("fork error!");return 2;}else if(id==0){//childclose(fds[0]);//关闭读char* msg="I am child!";while(1){write(fds[1],msg,strlen(msg)+1);sleep(1);}}else{close(fds[1]);//关闭写char buf[1024];while(1){read(fds[0],buf,sizeof(buf));printf("father read :%s\n",buf);}}return 0;}

从图中可以验证管道的单向通信，如果想实现父进程给子进程法消息，我们该怎么办？

我们可以再新建一个管道，使父进程写，子进程读，就完美解决了这个问题。

但是使用管道还有四种特殊情况要注意(以父进程读，子进程写为例)：

1.如果子进程的写端的文件描述符关闭了，此时管道还有数据，此时父进程在读取完管道剩余数据后，在此read会阻塞返回0，就像读到文件尾。

#include<stdio.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<errno.h>#include<string.h>//创建管道，子进程只写，父进程只读int main(){int fds[2];int ret=pipe(fds);if(ret==-1){printf("create pipe errro!\n");return 1;}pid_t id=fork();if(id<0){printf("fork error!\n");return 2;}else if(id==0){//childclose (fds[0]);//关闭读int i=0;char* msg="I am child!";while(i<5){write(fds[1],msg,strlen(msg)+1);sleep(1);++i;}close(fds[1]);//写入5次，关闭写}else{//fatherclose(fds[1]);//关闭写char  buf[1024];int j=0;while(j<100){memset(buf,'\0',sizeof(buf));int ret=read(fds[0],buf,sizeof(buf));printf("%s; code is:%d\n",buf,ret);++j;}if(waitpid(id,NULL,0)<0)return 3;}return 0;}

2.如果子进程的写端没有关闭，但是也没有向管道写数据，此时父进程读取完管道的剩余数据，再次read会阻塞，直到管道中有数据读才返回。

#include<stdio.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<errno.h>#include<sys/wait.h>#include<string.h>//创建管道，子进程只写，父进程只读int main(){int fds[2];int ret=pipe(fds);if(ret==-1){printf("create pipe errro!\n");return 1;}pid_t id=fork();if(id<0){printf("fork error!\n");return 2;}else if(id==0){//childclose (fds[0]);//关闭读int i=0;char* msg="I am child!";while(1){if(i<3){write(fds[1],msg,strlen(msg)+1);}sleep(1);}//close(fds[1]);//写入5次，关闭写}else{//fatherclose(fds[1]);//关闭写char  buf[1024];int j=0;while(j<20){memset(buf,'\0',sizeof(buf));int ret=read(fds[0],buf,sizeof(buf));printf("%s; code is:%d\n",buf,ret);++j;}if(waitpid(id,NULL,0)<0)return 3;}return 0;}

3.如果父进程的读端关闭了，这时子进程向管道写，那么进程会收到SIGPIPE，通常会导致程序异常终止。

#include<stdio.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<errno.h>#include<sys/wait.h>#include<string.h>//创建管道，子进程只写，父进程只读int main(){int fds[2];int ret=pipe(fds);if(ret==-1){printf("create pipe errro!\n");return 1;}pid_t id=fork();if(id<0){printf("fork error!\n");return 2;}else if(id==0){//childclose (fds[0]);//关闭读int i=0;char* msg="I am child!";while(1){if(i<10){write(fds[1],msg,strlen(msg)+1);}sleep(1);++i;}//close(fds[1]);//写入5次，关闭写}else{//fatherclose(fds[1]);//关闭写char  buf[1024];int j=0;while(j<5){memset(buf,'\0',sizeof(buf));int ret=read(fds[0],buf,sizeof(buf));printf("%s; code is:%d\n",buf,ret);++j;}close(fds[0]);sleep(10);//睡眠10秒，终止if(waitpid(id,NULL,0)<0)return 3;}return 0;}

4.父进程的读端口没关闭，但是父进程也没有从管道里读文件，当子进程向管道写数据时，管道被写满时，再次write会阻塞，直到管道有空位置才写入数据并返回。

#include<stdio.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<errno.h>#include<sys/wait.h>#include<string.h>//创建管道，子进程只写，父进程只读int main(){int fds[2];int ret=pipe(fds);if(ret==-1){printf("create pipe errro!\n");return 1;}pid_t id=fork();if(id<0){printf("fork error!\n");return 2;}else if(id==0){//childclose (fds[0]);//关闭读int i=0;char* msg="I am child!";while(1){write(fds[1],msg,strlen(msg)+1);printf("%s; code is:%d\n",msg,i);//sleep(1);++i;}}else{//fatherclose(fds[1]);//关闭写}return 0;}