Linux进程间通信—无名管道和命名管道

Bertha 。 2022-08-20 02:29 275阅读 0赞

# 无名管道（pipe） #

管道是linux进程间通信的一种方式，如命令`ps -ef | grep ntp`  
无名管道的特点：  
1、只能在亲缘关系进程间通信（父子或兄弟）  
2、半双工（固定的读端和固定的写端）  
3、是特殊的文件，可以用read、write等，只能在内存中

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管道函数原型：

#include <unistd.h> 
     int pipe(int fds[2]);

函数`pipe`用于创建一个无名管道，如果成功，**fds\[0\]存放可读的文件描述符，fds\[1\]存放可写文件描述符**,并且函数返回0，否则返回-1。

通过调用pipe获取这对打开的文件描述符后，一个进程就可以从fds\[0\]中读数据，而另一个进程就可以往fds\[1\]中写数据。当然两进程间必须有继承关系，才能继承这对打开的文件描述符。

管道不像真正的物理文件，不是持久的，即**两进程终止后，管道也自动消失了。**

## 父子进程无名管道通信（父写子读） ##

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    int main()
    {
        int fds[2] = {
       0};
        pipe(fds);
        char szBuf[32] = {
       '\0'};
        if(fork() == 0)         //表示子进程
        {
            close(fds[1]);       //子进程关闭写
            sleep(2);         //确保父进程有时间关闭读，并且往管道中写内容
            if(read(fds[0], szBuf, sizeof(szBuf)) > 0)
                puts(szBuf);        //打印输出szBuf
            close(fds[0]);          //子关闭读
            exit(0);
        }else{                       //表示父进程
            close(fds[0]);          //父关闭读
            write(fds[1], "hello", 6);
            waitpid(-1, NULL, 0);   //等子进程关闭读
            close(fds[1]);           //父关闭写
            exit(0);
        }
        return 0;
    }

运行结果：

hello

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管道两端的关闭是有先后顺序的，如果先关闭写端则从另一端读数据时，read函数将返回0，表示管道已经关闭；  
但是如果先关闭读端，则从另一端写数据时，将会使写数据的进程接收到`SIGPIPE`（*发出一个SIGPIPE信号给进程，告诉进程这个连接已经断开*）信号，如果写进程不对该信号进行处理，将导致写进程终止，如果写进程处理了该信号，则写数据的write函数返回一个负值，表示管道已经关闭。

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# 命名管道（FIFO） #

无名管道只能在亲缘关系的进程间通信大大限制了管道的使用，有名管道突破了这个限制，通过指定路径名的范式**实现不相关进程间的通信**

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创建FIFO文件的函数原型：

#include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    
    int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

返回值：创建成功，则返回0，否则-1。  
`pathname`为要创建的FIFO文件的全路径名  
`mode` 为文件访问权限

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创建管道文件代码：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        if(argc != 2)
        {
            printf("args error\n");
            return -1;
        }
        if(mkfifo(argv[1], 0666) == -1)
        {
            perror("make fifo failed");
            return -2;
        }
        return 0;
    }
    
    
    yu@ubuntu:~/0126/fifo$ gcc -o fifo fifo.c
    yu@ubuntu:~/0126/fifo$ ./fifo newfile
    yu@ubuntu:~/0126/fifo$ ls
    fifo  fifo.c  newfile
    yu@ubuntu:~/0126/fifo$ ls -l
    total 12
    -rwxrwxr-x 1 yu yu 7404 Jan 26 04:18 fifo
    -rw-rw-r-- 1 yu yu  233 Jan 26 04:18 fifo.c
    prw-rw-r-- 1 yu yu    0 Jan 26 04:18 newfile

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删除FIFO文件的函数原\#include

#include <unistd.h>
    
    int main()
    {
        unlink("newfile");
        return 0;
    }

yu@ubuntu:~/0126/fifo$ gcc -o delfifo delfifo.c
    
    yu@ubuntu:~/0126/fifo$ ls
    delfifo  delfifo.c  fifo  fifo.c  newfile
    
    yu@ubuntu:~/0126/fifo$ ./delfifo
    
    yu@ubuntu:~/0126/fifo$ ls
    delfifo  delfifo.c  fifo  fifo.c

注意：用命令mkfifo创建，不能重复创建，用命令unlink删除

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## 读写FIFO ##

**非亲缘两进程间通过FIFO通信实战**

1、执行`mkfifo myfifo`  
创建命名管道FIFO文件`myfifo`

2、write.c

#include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    
    int main()
    {
        int fdFifo = open("myfifo", O_WRONLY);
        write(fdFifo, "hello", 6);
        close(fdFifo);
        return 0;
    }

gcc -o write write.c

生成`write`  
3、read.c

#include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <stdio.h>
    #define BUFSIZE 128
    
    int main()
    {
        char szBuf[BUFSIZE];
        int fdFifo = open("myfifo", O_RDONLY);
        if(read(fdFifo, szBuf, sizeof(szBuf)) > 0)
        {
            puts(szBuf);
        }
        close(fdFifo);
    
        return 0;
    }

gcc -o read read.c

生成`read`

4、此时执行`./read`，进入阻塞状态

5、另开一个终端，执行`./write`  
`read`执行成功，屏幕输出`hello`