进程间通信方式之管道

前言

给自己设个任务，讲清楚进程间的通信方法。
进程间的通信方式包括：管道，命名管道，消息队列，信号量，信号，共享内存，套接字等。

1.管道：

概念

管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用，进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。

这类型的管道也叫匿名管道。

什么是半双工的通信方式呢？百度之
半双工的通信方式即Half-duplex Communication。这种通信方式可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替地进行。也就是说，通信信道的每一段都可以是发送端，也可以是接收端。但同一时刻里，信息只能有一个传输方向。

linux下的管道通信方式,

a)主要应用到如下函数：pipe(),write(),read(),close(),这些函数都可以在unistd.h头文件中查到定义方式。
先来看看这些函数的定义及说明：
pipe:
原型：int pipe(int pipedef[2]);
功能：创建匿名管道
参数：int pipedef[2],分别保存读取文件描述符和写入文件描述符
其中pipedef[0]内的文件描述符用于应用程序读取管道内数据
pipedef[1]内的文件描述符用于应用程序写入数据到管道。
返回值：创建成功返回0，失败返回-1

write:
原型：int write(int fd,const void* buffer,int len);
功能：往管道内写数据
参数：fd — 文件描述符
buffer — 写入管道的数据
len — 写入数据的长度
返回值：写入失败返回-1，写入成功返回写入到管道内数据的长度

read:
原型：int read(int fd,void* buffer,int len);
功能：从管道内读取数据
参数：fd — 文件描述符
buffer — 保存读取数据的字符串
len — 想要读取多少内容
返回值：读取失败返回-1，成功返回总共读取到数据的长度

close:
原型：int close(int fd);
功能：关闭管道
参数:fd — 文件描述符
返回值：

例子：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>int main(){    int fd[2];    int ret = -1;    char* message = "Hello World!";    char* buffer = NULL;    buffer = (char*)malloc(sizeof(char)*30);    memset(buffer,0,30*sizeof(char));    //create pipe    ret = pipe(fd);    if(ret == 0){        printf("Create pipe successed!\n");    }else{        printf("Create pipe failed\n");        return 0;    }       //write data to pipe    ret = write(fd[1],message,strlen(message));    //close fd[1]    close(fd[1]);    printf("The length of writting data is %d\n",ret);    printf("The data in pipe is %s\n",message);    //read data from pipe    ret = read(fd[0],buffer,5);    buffer[ret] = '\0';    printf("The lenght of read data is %d\n",ret);    printf("The buffer is %s\n",buffer);    //close fd[0]    close(fd[0]);    return 0;}

编译并执行

得到的结果如下：

以上是在一个进程中实现创建匿名管道，通过管道实现写入和读取数据的功能。

下面看看实现多进程对管道的操作：
这时就要用到fork函数
fork：
原型：int fork(void);
功能:复制父进程作为一个新的进程，此新进程是父进程的子进程
参数：无
返回值：复制出错返回-1，成功返回0

fork例子：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(){    if(fork() == 0){        printf("child process is running!\n");        printf("new processed,id is %d\n",getpid());        }else{        printf("father process is running\n");        printf("father process,id is %d\n",getpid());    }    return 0;}

编译并运行：

执行结果：

结果里可以看到有两个进程，一个父进程，一个子进程，哪个进程先运行，就看哪个先获得系统资源了。
我们利用fork来实现多进程通过管道实现通信：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<unistd.h>int main(){    int fd[2];    int ret = -1;    char* message = "Hello World!";    char* buffer = NULL;    buffer = (char*)malloc(30*sizeof(char));    //create pipe    if(pipe(fd) == 0){        //create pipe successed        //create child process        if(fork() == 0){            //create child process successed            printf("The child process is running\n");            ret  = write(fd[1],message,strlen(message));            if(ret > 0){                printf("The data of writting is %s\n",message);                     }            //close fd[1]            close(fd[1]);        }else{            printf("The father process is running\n");            ret = read(fd[0],buffer,30);            buffer[ret] = '\0';            printf("The read data is %s\n",buffer);            //close fd[0]            close(fd[0]);        }    }    return 0;}

编译并执行：

执行结果：