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linux父子进程 管道

在Linux系统中,父子进程之间可以通过管道(pipe)来进行通信。管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,且只能在具有亲缘关系的进程间使用(通常是父子进程)。

基础概念

  1. 管道(pipe):是一个虚拟的文件,用于连接两个进程,使得一个进程可以将数据流写入管道,而另一个进程可以从管道中读取数据。
  2. 父子进程:在Linux中,当一个进程创建了另一个进程时,创建的进程被称为子进程,而创建它的进程被称为父进程。父子进程之间共享某些资源,如文件描述符。

相关优势

  • 简单易用:管道提供了一种简单的方式来在进程之间传递数据。
  • 高效:数据在内存中直接传输,避免了不必要的磁盘I/O操作。

类型

  • 匿名管道:没有名字,只能用于具有亲缘关系的进程间通信,如父子进程。
  • 命名管道(FIFO):有名字,可以被不同进程按照名字来打开和通信。

应用场景

  • 数据过滤:父进程生成数据,通过管道传递给子进程进行过滤或转换。
  • 命令链:多个进程通过管道连接,形成命令链,例如ls | grep "txt"

问题与解决

  • 管道阻塞:当管道的读端或写端没有进程在处理时,写入或读取操作可能会阻塞。可以通过设置文件描述符为非阻塞模式来解决,或者使用多线程/多进程来避免阻塞。
  • 数据丢失:如果写入速度快于读取速度,数据可能会在管道中丢失。可以通过增加管道的缓冲区大小来缓解这个问题,或者优化读写速度。

示例代码(匿名管道):

代码语言:txt
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#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main() {
    int pipefd[2];
    pid_t cpid;
    char buf[256];

    // 创建管道
    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    cpid = fork();
    if (cpid == -1) {    // fork失败
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (cpid == 0) {    // 子进程
        close(pipefd[1]); // 关闭写端
        read(pipefd[0], buf, sizeof(buf));
        printf("子进程收到数据: %s
", buf);
        close(pipefd[0]);
        exit(EXIT_SUCCESS);
    } else {            // 父进程
        close(pipefd[0]); // 关闭读端
        write(pipefd[1], "Hello from parent!", strlen("Hello from parent!"));
        close(pipefd[1]);
        wait(NULL); // 等待子进程结束
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
}

在这个示例中,父进程通过管道向子进程发送一条消息,子进程接收并打印这条消息。

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