Linux C——管道通信

一、管道

1.无名管道的概念，读写端口，如何使用无名管道进行通信？

(1)无名管道的概念

    管道是进程间通信的主要手段之一。一个管道实际上就是个只存在于内存中的文件，对这个文件的操作要通过两个已经打开文件进行，它们分别代表管道的两端。管道是一种特殊的文件，它不属于某一种文件系统，而是一种独立的文件系统，有其自己的数据结构。

    无名管道主要用于父进程与子进程之间，或者两个兄弟进程之间。在Linux系统中可以通过系统调用建立起一个单向的通信管道，且这种关系只能由父进程来建立。因此，每个管道都是单向的，当需要双向通信时就需要建立起两个管道。管道两端的进程均将该管道看做一个文件，一个进程负责往管道中写内容，而另一个从管道中读取。这种传输遵循“先入先出”（FIFO）的规则。

 

(2)无名管道的读写端口

管道两端分别用描述符fd[0]和fd[1]来描述，但是管道的两端固定了任务，即一端只能用来读，由描述符fd[0]表示，称其为管道读端；另一端则只能用于写，由描述符fd[1]来表示，称其为管道写端。如果试图从管道写端读取数据，或者向管道管道读端写入数据都将导致错误发生。

 

(3)如何使用无名管道进行通信

创建管道

创建父子进程

读管道

写管道

关闭管道

 

创建无名管道：

#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
int pipe_fd[2];
if(pipe(pipe_fd)<0)
{
printf("pipe create error\n");
return -1;
}
else
printf("pipe create success\n");
close(pipe_fd[0]);
close(pipe_fd[1]);
}

使用无名管道的读写：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
int pipe_fd[2];
pid_t pid;
char buf_r[100];
char* p_wbuf;
int r_num;
memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
/*创建管道*/
if(pipe(pipe_fd)<0)
{
printf("pipe create error\n");
return -1;
}
/*创建子进程*/
if((pid=fork())==0)  //子进程 OR 父进程？
{
printf("\n");
close(pipe_fd[1]);
sleep(2); /*为什么要睡眠*/
if((r_num=read(pipe_fd[0],buf_r,100))>0)
{
printf(   "%d numbers read from the pipe is %s\n",r_num,buf_r);
}
close(pipe_fd[0]);
exit(0);
  	}
else if(pid>0)
{
close(pipe_fd[0]);
if(write(pipe_fd[1],"Hello",5)!=-1)
printf("parent write1 Hello!\n");
if(write(pipe_fd[1]," Pipe",5)!=-1)
printf("parent write2 Pipe!\n");
close(pipe_fd[1]);
sleep(3);
waitpid(pid,NULL,0); /*等待子进程结束*/
exit(0);
}
return 0;
}

2.有名管道如何使用？流程如何？

流程：创建有名管道，读管道，写管道

使用有名管道进行读写：

读程序：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
#define FIFO "/tmp/myfifo"
 
main(int argc,char** argv)
{
char buf_r[100];
int  fd;
int  nread;
/* 创建管道 */
if((mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))
printf("cannot create fifoserver\n");
printf("Preparing for reading bytes...\n");
memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
/* 打开管道 */
fd=open(FIFO,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
if(fd==-1)
{
perror("open");
exit(1);
}
while(1)
{
memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
if((nread=read(fd,buf_r,100))==-1)
{
if(errno==EAGAIN)
printf("no data yet\n");
}
printf("read %s from FIFO\n",buf_r);
sleep(1);
}
pause(); /*暂停，等待信号*/
unlink(FIFO); //删除文件
}

写程序：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define FIFO_SERVER "/tmp/myfifo"
 
main(int argc,char** argv)
{
int fd;
char w_buf[100];
int nwrite;
/*打开管道*/
fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);
if(argc==1)
{
printf("Please send something\n");
exit(-1);
}
strcpy(w_buf,argv[1]);
/* 向管道写入数据 */
if((nwrite=write(fd,w_buf,100))==-1)
{
printf("The FIFO has not been read yet.Please try later\n");
}
else
printf("write %s to the FIFO\n",w_buf);
}

三、管道使用和文件操作的区别

管道分为无名管道和有名管道，其中无名管道不属于任何文件系统，只存在于内存中，它是无名无形的，但是可以把它看作一种特殊的文件，通过使用普通文件的read(),write()函数对管道进行操作，

有名管道是有名有形的，为了使用这种管道，LINUX中设立了一个专门的特殊文件系统--管道文件，它存在于文件系统中，任何进程可以在任何时候通过有名管道的路径和文件名来访问管道。但是在磁盘上的只是一个节点，而文件的数据则只存在于内存缓冲页面中，与普通管道一样