管道的用法

怕什么真理无穷

已于 2024-04-04 20:52:02 修改

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分类专栏：网络编程文章标签：服务器 linux 运维

于 2024-04-04 20:50:05 首次发布

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本文围绕Linux系统展开，介绍了fork用法，重点讲解进程间通信方式。阐述匿名管道，它是内存级文件，用于父子进程通信，是单向半双工模式，还介绍了pipe原理与使用。同时说明了命名管道，可用于不相关进程通信，介绍其创建、打开规则及使用示例，最后对比了两者区别。

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一、fork 的用法

fork 返回值 c++

在C++中，fork 是一个来自 Unix/Linux 系统的系统调用，用于创建一个与现有进程几乎完全相同的新进程。fork 的主要特点是它会返回两次，一次返回在父进程中，一次返回在子进程中。在父进程中，fork 返回新创建子进程的进程ID；而在子进程中，fork 返回0。如果fork失败，则在父进程中返回-1，并设置errno。

以下是一个简单的C++示例，演示如何使用 fork：

生成的结果如下：

二、什么是匿名管道

匿名管道是linux中一种非常古老的进程间通信方式，本质上就是一个内存级的文件。

一般用于父子进程间通信。概念上就是父进程与子进程共同使用一个管道文件来传输数据。

虽然父子进程都有对管道的读和写功能，但在使用时只能读或者写，因此管道是单向通信，半双工模式。

三.如何使用匿名管道

（一）.pipe原理

参数是长度为2的整形数组，pipefd[0]代表读端文件描述符，pipefd[1]代表写端文件描述符。

返回值是int，创建成功返回0，失败返回-1，同时记录进errno。

pipe的使用原理上，就是首先父进程创建一个管道文件，但同时赋予管道文件两个文件描述符。

一个是以读方式打开即pipefd[0]，另一个是以写方式打开即pipefd[1]。

（二）.pipe使用
以下面代码为例：

父进程使用write接口将字符串给管道，子进程从管道中接收字符串并打印。

同时，子进程的read系统接口会阻塞，直到父进程往管道中写完数据，read一次性将此时管道内数据读取完并清空管道。

当父进程关闭管道后，若管道中还有数据时read函数会一次性读取完并在下一次读取时返回0，没有数据时直接返回0。

1 #include<iostream>
2 #include<cstdio>
3 #include<unistd.h>
4 #include<string>
5 #include<assert.h>
6 using namespace std;
7 int main()
8 {
9 int pfd[2] = { 0 };
10 int ret = pipe(pfd);
11 assert(ret == 0);
12 printf("main:%d\n",getpid());
13 pid_t id = fork();
14 assert(id >= 0);
15 if (id < 0)
16 {
17 printf("Failed to fork\n");
18 return -1;
19 }
20 else if(id == 0)
21 {
22 close(pfd[1]);
23 //关闭写端
24 char GetStr[1024] = { 0 };
25 ssize_t i = read(pfd[0], GetStr, sizeof GetStr);//接收数据
26 GetStr[i] = '\0';
27 cout << GetStr << endl;
28 printf("son:%d\n",getpid());
29 //cout << getpid()<< endl;
30 exit(0);
31 }
32 else
33 {
34 printf("parent:%d\n",getpid());
35
36 }
37 //父进程
38 printf("main second:%d\n",getpid());
39 close(pfd[0]);
40 char str[1024] = "hello world";
41 write(pfd[1], str, sizeof str);//发送数据
42
43 return 0;
44 }

输出结果如下：

四、命名管道

1.什么是命名管道？

匿名管道应用的一个限制就是只能在具有共同祖先（具有亲缘关系）的进程间通信。如果我们想在不相关的进程之间交换数据，可以使用FIFO文件来做这项工作，它经常被称为命名管道。命名管道是一种特殊类型的文件。

2.怎么创建命名管道（函数）？

命名管道可以从命令行上创建，命令行方法是使用下面这个命令：

mkfifo filename

命名管道也可以从程序里创建，相关函数有：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

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

filename：命名管道的名字

mode：权限值

返回值：成功返回0，失败返回-1

3.命名管道的打开规则

如果当前打开操作是为读而打开FIFO时：

O_NONBLOCK （disable）：阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO
O_NONBLOCK （enable）：立刻返回成功

如果当前打开操作是为写而打开FIFO时：

O_NONBLOCK （disable）：阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO
O_NONBLOCK （enable）：立刻返回失败，错误码为ENXIO

4.怎么使用命名管道？命名管道有什么用？（例子）

processA.cc
1 #include "fifo.h"
2 using namespace std;
3 bool MakeFifo()
4 {
5 int n = mkfifo(FIFONAME, 0644);
6 if(n < 0)
7 {
8 cout << "mkfifo fail" << endl;
9 return false;
10 }
11 return true;
12 }
13
14 int main()
15 {
16 //创建命名管道
17 if(!MakeFifo())
18 {
19 cerr << "mkfifo fail" << endl;
20 return 1;
21 }
22 //打开fifo文件写
23 int wfd = open(FIFONAME, O_WRONLY);
24 if(wfd < 0)
25 {
26 cerr << "open fifo fail" << endl;
27 return 2;
28 }
29 cout << "Process A is sending a message to process B" << endl;
30 char message[] = "i am process A";
31 write(wfd, message, sizeof(message));
32
33 return 0;
34 }

1 #include "fifo.h"
2 using namespace std;
3
4 int main()
5 {
6 //打开fifo文件写
7 int rfd = open(FIFONAME, O_RDONLY);
8 if(rfd < 0)
9 {
10 cerr << "open fifo fail" << endl;
11 return 2;
12 }
13 cout << "receives messages from process A: ";
14 char message[30];
15 read(rfd, message, sizeof(message));
16
17 cout << message << endl;
18
19 return 0;
20 }
fifo.h

1 #include <sys/types.h>
2 #include <sys/stat.h>
3 #include <iostream>
4 #include <cassert>
5 #include <fcntl.h>
6 #include <unistd.h>
7
8 #define FIFONAME "fifo"