进程之间通信之匿名管道(PIPE)和有名管道(FIFO)

分手后的思念是犯贱 2023-02-24 08:05 34阅读 0赞

### PIPE和FIFO ###

*  匿名管道
 *  有名管道
 *   *  创建方式

进程之间通信手段有哪些？  
就实现手段上来看，有以下几种：  
(1) 匿名管道（有亲缘关系进程）  
(2) 有名管道（无亲缘也可以）  
(3) 消息队列  
(4) 共享内存  
(5) 信号量  
(6) 文件（不推荐）  
(7) socket套接字

我们来分析以下匿名管道和有名管道进行进程之间通信的方法：

# 匿名管道 #

匿名管道用于具有血缘关系之间的进程进行通信。  
首先，说一下管道的特点：  
1、内核缓冲区  
2、非文件  
3、不占用磁盘空间  
4、两部分：读端和写端  
5、默认是阻塞的  
6、操作管道进程结束后，自动释放  
7、半双工通信  
8、默认缓冲区是 4k

匿名管道进行父子进程之间通信需要用到的函数：

1、int pipe(int fd[2])

该函数用来创建一个匿名管道，传输创建成功管道的读端和写端对应的文件描述符。

其中，fd\[0\] 为读端， fd\[1\]为写端。

通常，该函数和fork函数结合使用。

下面请看详细代码：  
这段代码的意思是，通过pipe函数创建匿名管道之后。用fork函数进行子进程的创建。创建之后，在那一瞬间，父进程和子进程具有相同的文件描述符表。因此，在子进程中也存在一个文件描述符指向管道缓冲区。

因此可以进行通信。

关闭父进程的写端，关闭子进程的读端。就形成了下面的这个通信图。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dfd2VpeGlhb3Rhbw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1 #include <stdio.h>
      2 #include <unistd.h>
      3 #include <string.h>
      4 #include <stdlib.h>
      5
      6 int main(void)
      7 { 
      8     int fds[2];
      9     if(pipe(fds)==-1)
    10         perror("pipe"),exit(1);
    11     pid_t pid=fork();
    12     if(pid==-1) perror("fork"),exit(1);
    13
    14     if(pid==0){ //子进程
    15         close(fds[0]);//关闭读端
    16         sleep(1);
    17         write(fds[1],"abj",3);//在写端上写入abj
    18         close(fds[1]);//再关闭写端
    19         exit(0);
    20     }else{ //父进程
    21         close(fds[1]);//关闭写端
    22         char buf[100]={ };
    23         int r=read(fds[0],buf,100);//将管道中的数据读到buf中，返回值是实际读取的字节数
    24         if(r==0)//读取的自己为0，代表读取文件结束
    25         printf("read EOF\n");
    26         else if(r==-1){ 
    27             perror("read"),exit(1);
    28         }
    29         else if(r>0)
    30             printf("buf=[%s]\n",buf);
    31         close(fds[0]);//读取成功，关闭读端
    32         exit(0);
    33     }
    34 }
    35

需要注意的是：  
1、如果写端关闭，读端未关闭。则读端会停止阻塞，立即返回读取字节数为 0 。  
因此，可在程序中根据返回的是否是 0 来判断写端是否已经关闭。  
2、如果读端关闭，写端还没有关闭。那么，写端继续写，操作系统会给写端进程发送一个SIGPIPE信号，终止写端程序。

*管道默认是阻塞的，那么如何设置管道为非阻塞的呢？*  
通过下面代码给需要修改阻塞状态的文件描述符进行增加flag的操作。

int flags = fcntl(fd[0], F_GETFL);
    flags |= O_NONBLOCK;
    fcntl(fd[0], F_SETFL, flags);

# 有名管道 #

有名管道与匿名管道不同的地方是：在磁盘上有这样一个文件，作为标志。  
其他属性和匿名管道基本一致。

## 创建方式 ##

命令的方式：mkfifo 管道名  
函数的方式：int mkfifo(char\* path, mode\_t mode)；  
其中，函数方式创建，当返回值是-1的时候，表示创建失败。  
其他的就类似于文件的操作了。  
下面看详细代码：

写端代码：（没有进行错误判断）

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <string.h>
    
    void main()
    { 
        int ret = access("/home/junkle/桌面/fifo.txt",F_OK);
        if(ret != -1) { printf("error\n");return;}
        int r = mkfifo("/home/junkle/桌面/fifo.txt", 0664);
        printf("successfully\n");
        int fd = open("/home/junkle/桌面/fifo.txt", O_WRONLY);
        char* pp = "hello world";
        while(1)
        { 
            sleep(1);
            write(fd, pp, strlen(pp) + 1);
            printf("haccccccccccccc\n");
        }
        close(fd);
    }

读端代码：

#include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <string.h>
    
    void main()
    { 
        int ret = access("/home/junkle/桌面/fifo.txt",F_OK);
        if(ret == -1) { printf("error\n");return;}
        printf("successfully\n");
        int fd = open("/home/junkle/桌面/fifo.txt", O_RDONLY);
        char pp[512] = { };
        while(1)
        { 
            int num = read(fd, pp, 512);
            if(num == 0){ break;}
            printf("buff = %s\n", pp);
        }
        close(fd);
        printf("finished\n");
    }

可以看的出，基本和文件操作一致。  
但是，管道更适合进程之间进行通信。因为其本身自带阻塞属性，文件必须等写端写入数据，读端才可以进行数据读取。

需要注意的一点是，在程序中我们尽量让写端先进行关闭，读端通过返回是否为0判断写端是否关闭了。否则，如果读端全部关闭之后，写端未关闭，操作系统会发送SIGPIPE信号给档当前进行强制关闭程序，这不是我们想要的。

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