linux进程间通信--管道

作为进程间通信的第一篇，那么先来讲述一下什么是进程间通信吧；
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1把数据从⽤户空间拷到内核缓 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称为进程间通信(IPC,InterProcess Communication)。

先来说进程间通信第一种方法–匿名管道；

其实进程间通信的区别就是在于内核提供的缓冲区的不同，所有才有了不同的通信方法，其本质都是为了让不同的进程看到同一片公共的资源就好了；

管道其实可以当作文件来看待，可以理解为两个进程在内存中看到了同一个文件；
管道是由int pipe(int filedes[2]) 创建出来的，然后 它有⼀个读端⼀个写端,然后通
过filedes参数传出给⽤户程序两个⽂件描述符,filedes[0]指向管道的读端,filedes[1]指向管道的
写端(很好记,就像0是标准输⼊1是标准输出⼀样)。所以管道在⽤户程序看起来就像⼀个打开
的⽂件,通过read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向这个⽂件读写数据其实是在读写内核缓冲
区。pipe函数调⽤成功返回0,调⽤失败返回-1。

其过程可以理解：
1.父进程创建管道
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fork（）出子进程
⽗进程调⽤fork创建⼦进程,那么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]
⽗进程关闭管道读端,⼦进程关闭管道写端。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

接下来我们可以实际测试一下：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>int main(){    int _pipe[2];    int ret = pipe(_pipe);//创建管道    if(ret == -1)//如果pipe失败    {        printf("pipe apply for error!");        return 1;    }    pid_t id = fork();    if(id < 0)//如果fork失败    {        printf("fork creation fails!");        return 2;    }    else if(id == 0)    {//child        close(_pipe[0]);        char* str = "yang";        write(_pipe[1],str,strlen(str));    }    else    {//father        close(_pipe[1]);        char str[10]={0};        read(_pipe[0],str,sizeof(str));        printf("%s\n",str);        int status = 0;        pid_t ret1=waitpid(id,&status,0);//等待回收子进程    }    return 0;}

然后运行程序：

我们发现子进程成功的打出了父进程传过去的yang；

但是管道只支持单项通信也就是,比如上面的例子,⽗进程写⼦进程读,如果有时候也需要⼦进程写⽗进程读,就必须另开⼀个管道。

正是因为管道是从父进程那里继承来的文件描述符表，所有两个进程要想利用管道通信，就必须要具有血缘关系才可以；

有了正常的通信之后，就必须来思考一些比较特殊的边缘效应了；
1. 如果所有指向管道写端的⽂件描述符都关闭了(管道写端的引⽤计数等于0),⽽仍然有进程 从管道的读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会返回0,就像读到⽂件末尾⼀样。


最后结果

2.如果有指向管道写端的⽂件描述符没关闭(管道写端的引⽤计数⼤于0),⽽持有管道写端的 进程也没有向管道中写数据,这时有进程从管道读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会阻塞,直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。


最后结果在次阻塞等待

3.如果所有指向管道读端的⽂件描述符都关闭了(管道读端的引⽤计数等于0),这时有进程向管道的写端write,那么该进程会收到信号SIGPIPE,通常会导致进程异常终⽌。
这里我用了信号捕获，这个如果不懂的可直接跳过，只需要知道我把它发的信号捕捉了出来


13号信号也就是SIGPIPE

4. 如果有指向管道读端的⽂件描述符没关闭(管道读端的引⽤计数⼤于0),⽽持有管道读端的 进程也没有从管道中读数据,这时有进程向管道写端写数据,那么在管道被写满时再次write会阻塞,直到管道中有空位置了才写⼊数据并返回。


当其写满之后便不再写入

直到有进程读取，才再次写入