UNIX(进程间通信)：08 管道通信

用户3479834

发布于 2021-03-04 14:39:51

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发布于 2021-03-04 14:39:51

匿名管道

匿名管道是进程间通信中比较简单的一种，他只用于有继承关系的进程，因为匿名，非继承关系的进程无法找到这个管道，也就无法完成通信，而有继承关系的进程，是通过fork出来的，父子进程可以获得得到管道。进一步来说，子进程可以使用继承于父进程的资源，但是他无法使用叔伯进程的资源。管道通信的原理如下:

父子进程通过fork后，子进程继承了父进程的文件描述符。所以他们指向同一个数据结构。父子进程通常只需要单向通信，父子进程各关闭自己的一端。当父子进程对管道进程读写的时候，操作系统会控制这一切，包括数据的读取和写入，进程的挂起和唤醒。

创建匿名管道

int pipe(int pipefd[2]); pipefd[0] : 表示读管道 pipefd[1] : 表示写管道返回 0表示成功，非零表示创建失败。

//匿名管道 
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h> 
int main(){ 
int fds[2]; 
int len; 
char buf[100]={}; 
if(pipe(fds)==-1) //创建管道 
  perror("pipe"),exit(1); 
  while(fgets(buf,100,stdin)) { 
    len = strlen(buf); 
    if(write(fds[1],buf,len)==-1) //把内容写进管道 
    perror("write"),exit(1); 
    memset(buf,0x00,sizeof(char)*100); 
    if(read(fds[0],buf,len)==-1) //从管道里面读取内容到数组中 
    perror("read"),exit(1); 
    if(write(1,buf,len)==-1) //把从管道里读出的内容写到标准输出 
    perror("write"),exit(1); 
  }  
  return 0;
}

结果展示:

日常运用事例 who | wc -l 这样的事例我们经常用到，用管道连接命令会令你得心应手。

图片解析

利用管道进行父子进程通信

图片解析原理

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h> 
int main(){ 
  char buf[1024]="hello world!\n"; 
  int fds[2]; 
  if(pipe(fds)==-1) 
  perror("pipe"),exit(1); 
  pid_t pid = fork(); //创建匿名管道 
  if(pid==0) { 
    close(fds[0]); //关闭管道读描述符 
    if(write(fds[1],buf,1024)==-1) //写进管道 
    perror("write"),exit(1); 
    close(fds[1]); exit(1); 
  } else { 
    memset(buf,0x00,1024); 
    close(fds[1]); //关闭管道写描述符 
    if(read(fds[0],buf,1024)==-1) //从管道读内容 
    perror("read"),exit(1); 
    if(write(1,buf,1024)==-1) perror("write"),exit(1);        
    close(fds[0]); exit(1); 
  } 
  return 0;
}

结果

详细过程图解

管道读写规则

当没有数据可读时

O_NONBLOCK disable：read调用阻塞，即进程暂停执行，.一直等到有数据来到为止。
O_NONBLOCK enable：read调用返回-1，errno值为EAGAIN。

当管道满的时候

O_NONBLOCK disable：write调用阻塞，直到有进程读.走数据
O_NONBLOCK enable：调用返回-1，errno值为EAGAIN
如果所有管道写端对应的文件描述符被关闭，则read返回0
如果所有管道读端对应的文件描述符被关闭，则write操作会产生信号SIGPIPE,进而可能导致write进程退出
当要写.入的数据量不.大于PIPE_BUF时，linux将保证写.入的原.子性。
当要写.入的数据量.大于PIPE_BUF时，linux将不再保证写.入的原.子性。

管道特点

只能⽤用于具有共同祖先的进程（具有亲缘关系的进程）之间进⾏行通信；通常，一个管道由一个进程创建，然后该进程调⽤用fork，此后⽗父、⼦子进程之间就可应⽤用该管道。
管道提供流式服务
一般⽽而⾔言，进程退出，管道释放，所以管道的⽣生命周期随进程
一般⽽而⾔言，内核会对管道操作进⾏行同步与互斥管道是半双⼯工的，数据只能向⼀一个⽅方向流动；需要双⽅方通信时，需要建⽴立起两个管道

命名管道

我们刚刚可以用匿名管道在父子进程之间通信，那如果是两个不想光的进程之间该如何通信呢？

创建命名管道

在命令行可以直接创建mkfifo filename

这里你可以看到是一个管道文件。也可以在程序内部创建，相关函数 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

代码示例：

int main()
{
	mkfifo("filename",0644);
	return 0;
}

无关进程之间通信代码示例

从标准输入读入内容进管道

#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>


int main()
{
    mkfifo("my.p",0664);
    int outfd = open("my.p",O_WRONLY);
    if(outfd==-1)
        perror("open my.txt"),exit(1);
    char buf[1024]={};
    int n = 0;
    while(fgets(buf,1024,stdin))
    {   
        write(outfd,buf,1024);
        memset(buf,0x00,1024);
    }  
    close(outfd);


从管道中读内容，标准输出输出
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>

int main()
{
    int infd = open("my.p",O_RDONLY);
    if(infd==-1)
        perror("open my.p"),exit(1);
    char buf[1024]={};
    int n = 0;
    while((n = read(infd,buf,1024))>0)
    {
        write(1,buf,n);
        memset(buf,0x00,1024);
    }
    close(infd);                                                                                                         
    unlink("my.p"); //删除管道
    return 0;
}

 这里就利用管道实现了两个无关进程之间的通信。

匿名管道和命名管道的区别。

匿名管道由pipe函数创建并打开。
命名管道由mkfifo函数创建，打开⽤用open
FIFO（命名管道）与pipe（匿名管道）之间唯一的区别在它们创建与打开的⽅方式不同，一但这些工作完成之后，它们具有相同的语义。

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原始发表：2021-02-05，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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