2.14管道的读写特点和管道设置为非阻塞

本文详细介绍了管道在进行读写操作时的阻塞与非阻塞特性。当管道读端或写端的文件描述符关闭或未关闭时,不同的情况会导致不同的读写行为,包括数据读取、阻塞等待、信号接收和写入限制。通过示例代码展示了如何将管道设置为非阻塞模式,并演示了子进程与父进程间的通信过程。

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管道的读写特点
使用管道时,需要注意以下几种特殊的情况(假设都是阻塞I/O操作)
1.所有的指向管道写端的文件描述符都关闭了(管道的写端引用计数为0),由进程从管道的读端读
数据。那么管道中剩余的数据被读取以后,再次read会返回0,就像读到文件末尾一样

2.如果有指向管道写端的文件描述符没有关闭(管道的写端引用计数大于0),而持有管道写端的进程
也没有往管道中写数据,这个时候有进程从管道中读取数据,那么管道中剩余的数据被读取后,再次read会阻塞,知道管道中有数据可以读了才读取数据并返回

3.如果所有的指向管道读端的文件描述符都关闭了(管道的读端引用计数大于0),有进程向管道中写数据,那么该进程会收到一个信号SIGPIPE,通常会导致进程异常终止。

4.如果有指向管道读端的文件描述符没有关闭(管道的读端引用计数大于0),而持有管道读端的进程
也没有从管道中读数据,这是有进程向管道中写数据,那么在管道被写满的时候再次write会阻塞。
直到管道中有空位置才能再次写入数据并返回

总结:
    读管道:
        管道中有数据,read会返回实际读到的字节数
        管道中无数据:
            写端被全部关闭,read返回0(相当于读到文件的末尾)
            如果写端没有完全关闭,read阻塞等待
        
    写管道:
        管道读端全部被关闭,进程异常终止(进程收到SIGPIPE信号)
        管道读端没有被全部关闭
            管道已满,write阻塞
            管道未慢,write将数据写入并返回实际写入的字节数

管道设置为非阻塞:

/*
    #include <unistd.h>
    int pipe(int pipefd[2]);
        功能:创建一个匿名管道,用来进程间通信。
        参数:int pipefd[2] 这个数组是一个传出参数
            pipe[0]对应的是管道的读端
            pipe[1]对应的是管道的写端
        返回值:
            成功返回0,失败返回-1
    管道默认是阻塞的:如果管道没有数据,read阻塞,如果管道满了,write阻塞

    注意:匿名管道只能用于具有关系之间的进程通信,比如父子进程,兄弟进程
*/
//子进程发送数据给父进程,父进程读取到数据输出
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
/*
    设置管道非阻塞
    int flags=fcntl(fd[0],F_GETFL);//获取文件描述符状态
    flags|=O_NONBLOCK;//修改flag的值追加不阻塞
    fcntl(fd[0],F_SETFL,flags);//设置新的flag
*/
int main(){
    //在fork之前创建管道
    int pipefd[2];
    int ret=pipe(pipefd);
    if(ret==-1){
        perror("pipe");
        exit(0);
    }
    int flags=fcntl(pipefd[0],F_GETFL);//获取文件描述符状态
    flags|=O_NONBLOCK;//修改flag的值追加不阻塞
    fcntl(pipefd[0],F_SETFL,flags);//设置新的flag
    //创建子进程
    pid_t pid=fork();
    if(pid>0){
        //父进程
        printf("i am parent process,pid : %d\n",getpid());
         //从管道的读取端读取数据
        
        //关闭写端
        close(pipefd[1]);
        char buf[1024]={0};
        while(1){
            int len=read(pipefd[0],buf,sizeof (buf));//如果管道里没有数据那么会阻塞
            printf("len : %d\n",len);
            printf("parent recv : %s, pid : %d\n",buf,getpid());
            memset(buf,0,1024);
            sleep(1);
        }
        
    }else if(pid==0){
        //子进程
        
        //关闭读端
        close(pipefd[0]);
        printf("i am child process,pid : %d\n",getpid());
        char buf[1024]={0};
        while(1){
            char *str="hello,i am child";
            write(pipefd[1],str,strlen(str));
            sleep(5);
        }
       
    }
    return 0;
}

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