进程间的通信-有名管道和无名管道

原创已于 2023-06-12 11:17:09 修改 · 90 阅读

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#c# #linux

于 2023-06-11 11:23:42 首次发布

进程间的通信介绍（面试问题重点）

无名管道（pipe）
有名管道（fifo）
信号（signal）
共享内存（mmap）
套接字（socket）

无名管道特点

只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信

单工的通信模式，具有固定的读端和写端

无名管道创建时会返回两个文件描述符，分别用于读写

无名管道创建——pipe

#include <unistd.h>

int pipe(int pfd[2]);

pfd[1] 用于写管道

pfd[0]用于读管道

成功时返回0，失败时返回EOF

pfd包含两个元素的整型数组，用来保存文件描述符。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>


int main() 

{
    pit_t pid;
    int ret;
    int pfd[2];
    char buf[30];
    ret = pipe(pfd);//创建管道
    if (ret < 0) {
        perror("pipe");
        return 0;
    }
    
    pid = fork();//创建进程
    if (pid < 0) {
        perror("fork");
        return 0;
    } else if (pid == 0) {
        while(1) {
            strcpy(buf,"l love you every second");
            write(pfd[1],buf,strlen(buf));//子进程写入内容到通道缓存区中
            sleep(1);
        }
        
    } else {
        ret = read(pfd[0],buf,30);//父进程读取内容
        if (ret > 0) {
            printf("%s\n",buf);
        }
        
    }
}

无名管道注意事项：

1.只能用于亲缘关系的进程间通信（父子进程，兄弟进程）

2.管道通信是单工的，一端读，一端写（程序实现设计好）。

3.数据自己读不能自己写

4.管道可以用于大于2个进程共享

无名管道的读写特性：

①读管道：

1.管道中有数据，read返回实际读到的字节数。

2.管道中无数据：

(1)管道写端被全部关闭，read返回0 (好像读到文件结尾)

(2)写端没有全部被关闭，read阻塞等待(不久的将来可能有数据递达，此时会让出cpu)

②写管道：

1.管道读端全部被关闭，进程异常终止(也可使用捕捉SIGPIPE信号，使进程不终止)

2.管道读端没有全部关闭：

(1)管道已满，write阻塞。（管道大小64K）

(2)管道未满，write将数据写入，并返回实际写入的字节数。

有名管道

有名管道特点：

1 有名管道可以使非亲缘的两个进程互相通信

2 通过路径名来操作，在文件系统中可见，但内容存放在内存中

3 文件IO来操作有名管道

4 遵循先进先出规则

5 不支持leek操作6单工读写

有名管道创建

创建管道

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);

open(const char *path, O_RDONLY);/ /1

open(const char *path, O_RDONLY | O_NONBLOCK); //2

open(const char *path, O_WRONLY);//3

open(const char *path, O_WRONLY | O_NONBLOCK);//4

注意事项：

1、就是程序不能以O_RDWR(读写)模式打开FIFO文件进行读写操作，而其行为也未明确定义，因为如一个管道以读/写方式打开，进程可以读回自己的输出，同时我们通常使用FIFO只是为了单向的数据传递

2、第二个参数中的选项O_NONBLOCK，选项O_NONBLOCK表示非阻塞，加上这个选项后，表示open调用是非阻塞的，如果没有这个选项，则表示open调用是阻塞的

3、对于以只读方式（O_RDONLY）打开的FIFO文件，如果open调用是阻塞的（即第二个参数为O_RDONLY），除非有一个进程以写方式打开同一个FIFO，否则它不会返回；如果open调用是非阻塞的的（即第二个参数为O_RDONLY | O_NONBLOCK），则即使没有其他进程以写方式打开同一个FIFO文件，open调用将成功并立即返回。对于以只写方式（O_WRONLY）打开的FIFO文件，如果open调用是阻塞的（即第二个参数为O_WRONLY），open调用将被阻塞，直到有一个进程以只读方式打开同一个FIFO文件为止；如果open调用是非阻塞的（即第二个参数为O_WRONLY | O_NONBLOCK），open总会立即返回，但如果没有其他进程以只读方式打开同一个FIFO文件，open调用将返回-1，并且FIFO也不会被打开。

4、.数据完整性,如果有多个进程写同一个管道，使用O_WRONLY方式打开管道，如果写入的数据长度小于等于PIPE_BUF（4K），那么或者写入全部字节，或者一个字节都不写入，系统就可以确保数据决不会交错在一起。（如果写的数据大于4K，那么系统不能保证数据的完整性）

有名管道写入函数示例：

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

int main()
{
    int ret;
    int fd;
    char buf[32];
    ret = mkfifo("/myfifo",0777);//有名管道必须创建在Linux系统下，不能创建在和Windows共用的系 
                                   统下
    if(ret < 0) {                //判断有名管道是否创建成功
        perror("mkfifo");
        return 0;
    }
    
    fd = open("/myfifo",O_WRONLY); //打开创建的有名管道缓冲文件
    if (fd < 0) {
        perror("open");            //判断是否打开成功
        return 0;
    }

    while(1) {                    //循环写入内容，以标准输入形式
        fgets(buf,32,stdin);
        write(fd,buf,strlen(buf));
    }
    
    return 0;
    
}

有名管道读取示例：

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

int main 
{
    int ret;
    char buf[32];
    int fd;
    
    ret = open("/myfifo",O_RDONLY);//以只读方式打开有名管道文件
    if (ret < 0) {                 //判断是否打开成功
        perror("open");
    }

    while(1) {                     //循环读取文件中的内容
        fd = read(ret,buf,32);
        if (fd > 0) {              
            
            printf("%s\n",buf);
        } else if(fd == 0) {
            exit(0);
        }
    }
}