linux进程间通信之管道

1、匿名管道

管道是一种最基本的进程间通信机制，管道由pipe函数来创建：

调用pipe函数，会在内核中开辟出一块缓冲区用来进行进程间通信，这块缓冲区称为管道，它有一个读端和一个写端。

pipe函数接受一个参数，是包含两个整数的数组，如果调用成功，会通过pipefd[2]传出给用户程序两个文件描述符，需要注意pipefd [0]指向管道的读端, pipefd [1]指向管道的写端，那么此时这个管道对于用户程序就是一个文件，可以通过read(pipefd [0]);或者write(pipefd [1])进行操作。pipe函数调用成功返回0，否则返回-1..

那么再来看看通过管道进行通信的步骤：

》父进程创建管道，得到两个文件描述符指向管道的两端

》利用fork函数创建出子进程，则子进程也得到两个文件描述符指向同一管道

》父进程关闭读端（pipe[0]）,子进程关闭写端pipe[1]，则此时父进程可以往管道中进行写操作，子进程可以从管道中读，从而实现了通过管道的进程间通信。

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使用管道需要注意以下4种特殊情况（假设都是阻塞I/O操作，没有设置O_NONBLOCK标志）：

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。

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。

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。在第 33 章 信号会讲到怎样使SIGPIPE信号不终止进程。

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。

pipe的特点：

1. 只能单向通信

2. 只能血缘关系的进程进行通信

3. 依赖于文件系统

4. 生命周期随进程

5. 面向字节流的服务

6. 管道内部提供了同步机制

   测试代码：

   /*************************************************************************    > File Name: pipe.c    > Author:wurong     > Mail:[e-mail]     > Created Time: Mon 04 Sep 2017 02:13:03 AM PDT ************************************************************************/​#include<stdio.h>#include <string.h>#include <unistd.h>int main(){    int _pipe[2];    int ret = pipe(_pipe);    if(ret < 0)    {        printf("pipe fail!!!\n");        return 1;    }    pid_t id = fork();    if(id < 0)    {        printf("fork fail!!!\n");        return 2;    }    else if(id == 0) //子进程    {        printf("i am child!!!\n");        close(_pipe[0]);        int i = 0;        char* msg = NULL;        while(i < 100)        {            msg = "i am child";            write(_pipe[1],msg,strlen(msg)+1);            sleep(1);            ++i;        }    }    else // 父进程    {        close(_pipe[1]);        int j = 0;        char _msg[100];        while(j < 100)        {            memset(_msg,'\0',sizeof(_msg));            read(_pipe[0],_msg,sizeof(_msg));            printf("%s\n",_msg);            j++;        }    }    return 0;}

2、命名管道

命名管道也被称为FIFO文件，它是一种特殊类型的文件，它在文件系统中以文件名的形式存在，但是它的行为却和之前所讲的没有名字的管道（匿名管道）类似。

由于Linux中所有的事物都可被视为文件，所以对命名管道的使用也就变得与文件操作非常的统一，也使它的使用非常方便，同时我们也可以像平常的文件名一样在命令中使用。而且可以在不相关的进程间建立通信关系，效果就如同匿名管道的那样。

我们可以使用两下函数之一来创建一个命名管道，他们的原型如下：

1. #include<sys/types.h>

2. #include<sys/stat.h>

3. int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);

4. int mknod(const char *filename, mode_t mode | S_IFIFO, (dev_t)0);

这两个函数都能创建一个FIFO文件，注意是创建一个真实存在于文件系统中的文件，filename指定了文件名，而mode则指定了文件的读写权限。

mknod是比较老的函数，而使用mkfifo函数更加简单和规范，所以建议在可能的情况下，尽量使用mkfifo而不是mknod。

  命名管道创建后就可以使⽤了，命名管道和管道的使⽤⽅法基本是相同的。只是使⽤命名管道时，必须先调⽤open()将其打开。因为命名管道是⼀个存在于硬盘上的⽂件，⽽管道是存在于内存中的特殊⽂件。    需要注意的是，调⽤open()打开命名管道的进程可能会被阻塞。但如果同时⽤读写⽅式（O_RDWR）打开，则⼀定不会导致阻塞；如果以只读⽅式（O_RDONLY）打开，则调⽤open()函数的进程将会被阻塞直到有写⽅打开管道；同样以写⽅式（O_WRONLY）打开也会阻塞直到有读⽅式打开管道。

我们也可创建一个进程向管道里写，另一个从管道里读：

写进程：#include <stdio.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#define PATH "./file"int main(){    umask(0);    int ret = mkfifo(PATH,S_IFIFO | 0666);    if(ret == -1)    {        printf("mkfifo fail!!!\n");        return 1;    }    int fd = open(PATH,O_WRONLY);    if(fd < 0)    {        printf("open fail!!!\n");        return 2;    }    char buf[100];    memset(buf,'\0',sizeof(buf));    while(1)    {        scanf("%s\n",buf);        ret = write(fd,buf,strlen(buf)+1);        if(ret < 0)        {            printf("write fail!!!\n");            return 3;        }    }    close(fd);    return 0;}读进程：#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#define PATH "./file"int main(){    int fd = open(PATH,O_RDONLY);    if(fd <= 0)    {        printf("open fail!!!\n");        return 1;    }    char buf[100];    memset(buf,'\0',sizeof(buf));    while(1)    {        int ret = read(fd,buf,sizeof(buf));        if(ret < 0)        {            printf("read fail!!!\n");            return 2;        }        printf("%s\n",buf);    }    colse(fd);    return 0;}