UNIX环境变量--IPC之管道通信

最新推荐文章于 2025-11-08 13:31:08 发布

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管道通信使用先入先出的原则进行读写，且不能是lseek函数定位读写位置。关注微信公众号，码客资源网

一、无名管道

无名管道是一种特殊类型的文件，完全由操作系统管理和维护，因为其存储位置只有亲缘关系的进程知道，所以只能用于亲缘关系的进程之间通信，而且，其内核资源会在两个通信进程退出后自动释放，无名管道创建函数为：

//from /usr/include/unistd.h
int pipe(int fd[2]);

函数pipe（）返回两个文件描述符，其中fd[0]用来完成读操作，fd[1]完成写操作，默认阻塞方式。

以阻塞方式读管道时：
（1）有读进程，无写进程：

管道内无数据时，立即返回
管道内数据不足，读出所有数据
管道内数据充足，读出期望数据

（2）有读进程，有写进程：

管道内无数据时，读进程阻塞
管道内数据不足，读出所有数据
管道内数据充足，读出期望数据

以阻塞方式写管道时：
（1）有写进程，无读进程：

写进程将收到SIGPIPE信号，wirte函数返回-1

（2）有写进程，有读进程，且管道内有写空间：

写入成功

另外可以使用fcntl（）函数使用O_NDELAY或O_NONBLOCK属性，设置管道为非阻塞模式。

#include <stdio.h>
FILE * popen(const char *command , const char *type );
int pclose(FILE *stream);

作用：

popen函数允许一个程序将另外一个程序作为新进程来启动，并可以传递数据或者通过它接受数据。

其内部实现为调用 fork 产生一个子进程，执行一个 shell，以运行命令来开启一个进程，这个进程必须由 pclose() 函数关闭

参数说明：

　　command：是一个指向以 NULL 结束的 shell 命令字符串的指针。这行命令将被传到 bin/sh 并使用 -c 标志，shell 将执行这个命令。

type ：只能是读或者写中的一种。如果 type 是 “r” 则文件指针连接到 command 的标准输出；如果 type 是 “w” 则文件指针连接到 command 的标准输入。。

缺点：

使用popen的不好影响是，针对每个popen调用，不仅要启动一个被请求的程序，还要启动一个shell，即每个popen调用将多启动两个进程。

实例：

#include<stdio.h> 
#include<unistd.h> 
#include<string.h>   
int main() 
{ 
    FILE *fp=NULL; 
    FILE *fh=NULL; 
    char buff[128]={0};   
    memset(buff,0,sizeof(buff)); 
    fp=popen("ls -l","r");//将命令ls-l 通过管道读到fp 
    fh=fopen("shell.c","w+");// 创建一个可写的文件 
    fread(buff,1,127,fp);//将fp的数据流读到buff中 
    fwrite(buff,1,127,fh);//将buff的数据写入fh指向的文件中   
    pclose(fp); 
    fclose(fh);   
    return 0;   
}

运行结果：

[lol@localhost practice]$ ls
popen popen.c shell.c
[lol@localhost practice]$ cat shell.c
total 12
-rwxrwxr-x. 1 lol lol 5478 May 24 15:39 popen
-rw-rw-r--. 1 lol lol 473 May 24 15:39 popen.c
-rw-rw-r--. 1 lol lol  [lol@localhost practice]$ vim popen.c
[lol@localhost practice]$

二、有名管道

有名管道可以通过mknod 命令创建，也可以使用函数mkfifo（）创建，可以使用在系统中任意两个进程之间进行通信，且创建的管道文件存储在硬盘上，不会随着进程结束而消失。mknod使用如下：

root@wangmumu-virtual-machine:/home/wangmumu/桌面/shares/FIFO# mknod fifo p
root@wangmumu-virtual-machine:/home/wangmumu/桌面/shares/FIFO# ls -l
总用量 24
prw-r--r-- 1 root   root       0  8月 26 00:30 fifo
-rwxr--r-- 1 nobody nogroup  872  8月 25 23:57 fifo_read.c
-rwxr--r-- 1 nobody nogroup  884  8月 25 23:52 fifo_write.c
-rwxr-xr-x 1 root   root    7613  8月 25 23:57 read
-rwxr-xr-x 1 root   root    7651  8月 25 23:52 write

mkfifo()函数声明如下：

// from /usr/include/sys/stat.h
int mkfifo(char* path,mode_t mode);

函数的第一个参数为有名管道文件，函数调用时，必须不存在，执行成功返回0，失败返回-1。
（1）如果没有指定O_NONBLOCK方式打开时（默认情况），当进程以写或读的方式打开管道文件，必须有另一个进程以相对应的读或写方式也打开该文件，否则该进程将阻塞在open（）位置。

（2）如果指定O_NONBLOCK方式打开，则只读open将立即返回0，但是如果目前没有读进程打开，而直接以写方式打开文件，则open将返回-1，并将errno置为ENXIO，所以建议一般先以读方式打开有名管道。
（3）若两个进程都已打开，但中途某进程退出，则：

读进程退出，返回SIGPIPE信号
写进程退出，读进程将不再阻塞，直接返回 0

示例：

以下为有名管道代码实现，写进程不断获取终端输入，并写到有名管道上，读进程阻塞读取管道中数据，并将数据打印出来。

写进程代码实现：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h> 
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <limits.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#define FIFO_NAME "fifo"
int main()
{
    int fd = 0;
    int ret = 0;
    char buffer[1024] = {0};

    if(access(FIFO_NAME,F_OK) == -1)
    {
        ret = mkfifo(FIFO_NAME,0755);
        if(ret != 0)
        {
            printf("mkfifo err!\n");
            return -1;
        }
    }

    printf("mkfifo success,open O_WRONLY!\n");

    fd = open(FIFO_NAME,O_WRONLY);
    if(fd < 0)
    {
        printf("open FIFO_NAME fail!\n");
        return -1;
    }
    else
    {
        while(1)
        {
            gets(buffer);
            //strcpy(buffer,"hello nihao\n");
            ret = write(fd,buffer,strlen(buffer));
            if(-1 == ret )
            {
                printf("write buffer fail!\n");
                return -1;
            }
            memset(buffer,0,sizeof(buffer));
            sleep(1);
        }

    }

    close(fd);
    return 0;
}

读进程代码实现：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h> 
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <limits.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#define FIFO_NAME "fifo"
int main()
{
    int fd = 0;
    int ret = 0;
    char buffer[1024] = {0};

    unlink(FIFO_NAME);
    ret = mkfifo(FIFO_NAME,0755);
    if(ret != 0)
    {
        printf("mkfifo err!\n");
        return -1;
    }


    printf("mkfifo success,open O_RDONLY!\n");

    fd = open(FIFO_NAME,O_RDONLY);
    printf("zusissiiii\n");
    if(fd < 0)
    {
        printf("open FIFO_NAME fail!\n");
        return -1;
    }
    else
    {
        while(1)
        {
            ret = read(fd,buffer,sizeof(buffer));
            if(-1 == ret )
            {
                printf("write buffer fail!\n");
                return -1;
            }
            printf("FIFO read buffer:%s\n",buffer);
            memset(buffer,0,sizeof(buffer));
            sleep(1);
        }

    }

    close(fd);
    return 0;
}