Linux进程间通讯（匿名管道&命名管道）

匿名管道：

什么是管道？
管道是unix中最古老的进程间通讯方式。
具有亲缘关系的两个进程间连接的数据流称为一个管道。

注：yum进程与grep进程同为shell进程创建，所以为兄弟进程。

#include <unistd.h>

int pipe(int pipefd[2]);

说明：
此函数用于创建一个匿名管道。
参数：
pipefd[2]：输入输出型参数，pipe()调用成功后，pipefd[0]用于读管道、pipefd[1]用于写管道。
返回值：
成功：返回0。
失败：返回-1，并设置errno。

利用fork()共享管道原理
在父进程中打开的文件描述符会被fork()创建的子进程所继承，所以我们可以利用这个特性，在父子进程中关闭各自多余不用的描述符，达到进程间单向通讯

父进程读，子进程写

父进程写，子进程读

代码：

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




int main(){
  int fds[2];
  if(pipe(fds)){
    perror("pipe");
    return -1;
  }
  pid_t id = fork();
  if(id < 0){
    perror("fork");
    return -2;
  }else if(id == 0){
    //子进程
    close(fds[0]);
    char buf[100] = {0};
    printf("child write:$");
    fgets(buf,100,stdin);
    int len = strlen(buf);
    write(fds[1],buf,len);
    return -3;
  }else{
    //父进程
    wait(NULL);
    close(fds[1]);
    char buf[100] = {0};
    read(fds[0],buf,100);
    printf("father read:$%s",buf);
  }
  return 0;
}

结果：

管道的读写规则：
1、当管道中没有数据可读时：
阻塞方式：read()调用阻塞，直到有数据到来。
非阻塞方式：read()返回-1，errno值为EAGAIN。
2、当管道中数据满时：
阻塞方式：write()调用阻塞，直到有进程读走数据。
非阻塞方式：write()返回-1，errno值为EAGAIN。
3、如果管道所有写端被关闭，read()返回0。
4、如果管道所有读端被关闭，调用write()产生SIGPIPE信号，可能导致进程退出。
5、当每次写入的数据量不超过PIPE_BUF时，Linux保证写入的原子性，否则，不保证。
注：非阻塞方式可使用pipe2()函数创建并打开管道。

#include <fcntl.h>              
#include <unistd.h>

int pipe2(int pipefd[2], int flags);
//flags传为O_NONBLOCK为非阻塞方式创建并打开管道。

管道总结：
1、管道只能用于具有亲缘关系的进程间通讯，通常，是由父进程创建管道后，再调用fork()函数创建子进程，以达到共享管道从而通讯的目的。
2、管道提供流式服务。
3、管道的生命周期随进程。
4、内核会对管道的操作进行同步与互斥。
5、管道是半双工通讯，需要双向通讯时，需要建立两个管道。

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命名管道：

命名管道是一种FIFO文件，此类文件是一种特殊类型的文件，可以用于没有亲缘关系的进程间通讯工作，因为匿名管道只能用于有亲缘关系的进程间通讯，所以便有了此类文件的产生，常称为命名管道。

命名管道的创建：
命名管道的创建有两种方式：一、在命令行通过mkfifo命令创建，二、在程序中通过mkfifo()函数创建。
通过命令创建：
mkfifo fifoname
通过函数创建

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

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

pathname： 命名管道的创建路径和名字。
mode： 命名管道的权限。
返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置errno。

命名管道与匿名管道的区别：
命名管道与匿名管道的唯一区别就是创建和打开方式不同，其余均相同。
命名管道：
创建用mkfifo()函数，打开用open()函数。
匿名管道：
用pipe()函数创建并打开。

命名管道的打开规则：
读的方式打开：
阻塞方式：阻塞，直到有进程以写的方式打开。
非阻塞方式：直接返回成功。
写的方式打开：
阻塞方式：阻塞，直到有进程以读的方式打开。
非阻塞方式：直接返回失败，errno为ENXIO。

用命名管道实现服务器与客户端通讯（本地通讯）：
代码：
client.c:

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


#define ERR_EXIT(m) \
  do{\
    perror(m);\
    exit(EXIT_FAILURE);\
  }while(0)

int main(){
  //以写的方式打开命名管道
  int fifofd = open("tmp",O_WRONLY);
  if(fifofd == -1){
    ERR_EXIT("client:open");
  }
  char buf[1024];
  ssize_t len = 0;
  while(1){
    printf("please enter$");
    fflush(stdout);
    //读标准输出
    len = read(0,buf,1024);
    if(len <= 0){
      ERR_EXIT("client read");
    }else{
      //写入文件命名管道
      len = write(fifofd,buf,len);
      if(len <= 0){
        ERR_EXIT("client write");
      }
    }
  }
  return 0;

server.c：

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


//此宏作用在于，可以执行多条语句，还可防止；问题
#define ERR_EXIT(m) \
  do{\
    perror(m);\
    exit(EXIT_FAILURE);\
  }while(0)

int main(){
  //创建命名管道
  if(mkfifo("tmp",0644)){
    ERR_EXIT("mkfifo");
  }
  printf("please wait\n");
  //以读的方式打开命名管道
  int fifofd = open("tmp",O_RDONLY);
  if(fifofd == -1){
    ERR_EXIT("server:open");
  }
  char buf[1024];
  ssize_t len = 0;
  while(1){
    //读管道
    len = read(fifofd,buf,1024-1);
    if(len == -1){
      ERR_EXIT("server:read");
    }else if(len == 0){
      printf("client close! Disconnect\n");
      break;
    }else{
      buf[len] = '\0';
      printf("client:$%s",buf);
    }
  }
  //关闭文件描述符
  close(fifofd);
  //删除命名管道
  unlink("tmp");
  return 0;
}

结果：

注：启用时，必须先启用server，因为在server中创建命名管道。一个server可被多个client连接，server可收到每一个client发送的数据，关闭时，关闭所有client后，server端自动关闭。也可一个client连接多个server，连接后，client发送的数据随机的被多个server中的一个接收，关闭时，一旦关闭client，所有server均都关闭。