软件编程3-进程和线程4-进程间通信1-管道

一、基本概要

1、概念：

• 进程空间是独立的，包含文本段、数据段和系统数据段
• 多个进程没有共享的用户空间，进程是操作系统资源分配的最小单元
• 可以利用Linux内核实现多个进程间的通信

2、常用方式:

• 传统Unix系统中的通信方式：
  • 管道
  • 信号
• SYS V分支中的通信方式：
  • 消息队列
  • 共享内存
  • 信号灯
•  BSD分支中的通信方式：
  • 本地域套接字

二、管道

1、概念：

• 分类：
  • 有名管道
  • 无名管道
  • 只能用于具有亲缘关系的进程间通信

2、无名管道：

• 原理

  • 无名管道是一段内核缓存区
  • 父进程通过pipe创建无名管道
  • 只有该父进程的子进程才能继承得到这两个文件描述符，才能实现通信
  • 只能用于具有亲缘关系的进程间通信

函数接口:

• pipe

管道操作特性：

• 管道中至少有一个写端：
  • 读取数据时，如果管道中有数据则直接读出
  • 读取数据时，如果管道中没有数据则阻塞等待有数据写入才能读出
• 管道中没有写端：
  • 读取数据时，管道中有数据则直接读出
  • 读取数据时，管道中没有数据不阻塞等待直接向下执行
• 管道中至少有一个读端：
  • 写入数据时，如果管道没有写满则直接写入
  • 写入数据时，如果管道存满则阻塞等待有数据读出才能继续写入
• 管道中没有读端：
  • 写入数据时，会发生管道破裂的信号导致进程任务异常退出

3、有名管道

 与无名管道区别：

• 有名管道有名字，可以通过名字找到该管道
• 可以用于任意进程间的通信
• 进程间通信最简单、易实现的方式
• 有名管道必须读写两端同时加入才能继续向下执行

 操作方式：

•  进程一使用open以读、写、读写方式打开管道文件
•  进程二使用open以读、写、读写方式打开管道文件
•  两个进程可以通过向管道文件中读写数据实现进程的通信

函数接口：

• mkfifo

多任务实现进程间通信：

编写clientA.c和clientB.c实现利用有名管道完成两个进程的聊天功能

head.c

#ifndef __HEAD_H__
#define __HEAD_H__

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/wait.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <signal.h>

#define my_fgets(filename) do { \
    fgets(filename, sizeof(filename), stdin); \
    filename[strlen(filename)-1] = '\0'; \
} while (0)

#endif

makefile

LIBS+=-lpthread

all:clientA clientB

clientA:clientA.c
    gcc $^ -o $@ $(LIBS)

clientB:clientB.c
    gcc $^ -o $@ $(LIBS)

clientA.c

#include "../head.h"

int fd_rw1 = 0;
int fd_rw2 = 0;

char tmpbuff[4096] = {0};

void *thread_rtow(void *arg)
{
    while(1)
    {
        memset(tmpbuff,0,sizeof(tmpbuff));
        my_fgets(tmpbuff);
        write(fd_rw2,tmpbuff,sizeof(tmpbuff));
    }
    
    return NULL;
}
void *thread_wtor(void *arg)
{
    while(1)
    {
        memset(tmpbuff,0,sizeof(tmpbuff));
        read(fd_rw1,tmpbuff,sizeof(tmpbuff));
        printf("RECV:%s\n",tmpbuff);
    }
}

int main(void)
{
    pthread_t tid1;
    pthread_t tid2;

    mkfifo("./rtow",0777);
    mkfifo("./wtor",0777);

    fd_rw1 = open("./rtow",O_RDWR);
    if(-1 == fd_rw1)
    {
        perror("fail to open");
        return -1;
    }

    fd_rw2 = open("./wtor",O_RDWR);
    if(-1 == fd_rw2)
    {
        perror("fail to open");
        return -1;
    }

    pthread_create(&tid1,NULL,thread_rtow,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,thread_wtor,NULL);

    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid2,NULL);

    close(fd_rw1);
    close(fd_rw2);

    return 0;
}

clientB.c

#include "../head.h"

int fd_rw1 = 0;
int fd_rw2 = 0;

char tmpbuff[4096] = {0};

void *thread_rtow(void *arg)
{
    while(1)
    {
        memset(tmpbuff,0,sizeof(tmpbuff));
        my_fgets(tmpbuff);
        write(fd_rw1,tmpbuff,sizeof(tmpbuff));
    }
    
    return NULL;
}

void *thread_wtor(void *arg)
{
    while(1)
    {
        memset(tmpbuff,0,sizeof(tmpbuff));
        read(fd_rw2,tmpbuff,sizeof(tmpbuff));
        printf("RECV:%s\n",tmpbuff);
    }
}

int main(void)
{
    pthread_t tid1;
    pthread_t tid2;

    mkfifo("./rtow",0777);
    mkfifo("./wtor",0777);

    fd_rw1 = open("./rtow",O_RDWR);
    if(-1 == fd_rw1)
    {
        perror("fail to open");
        return -1;
    }

    fd_rw2 = open("./wtor",O_RDWR);
    if(-1 == fd_rw2)
    {
        perror("fail to open");
        return -1;
    }

    pthread_create(&tid1,NULL,thread_rtow,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,thread_wtor,NULL);

    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid2,NULL);

    close(fd_rw1);
    close(fd_rw2);

    return 0;
}