【lesson45】进程通信之命名管道

命名管道理解

进程间通信的本质：先让不同的进程看到桶一块资源。
但是我们之前学的匿名管道只能用于具有血缘关系的进程之间进行通信，但是如果两个进程毫不相干该如何解决？
系统就为我们提供了新的管道文件，命名管道。
原理：

普通文件能进行通信吗？可以。
但是普通文件进行通信的效率低：因为普通文件的内容写入会被写入到磁盘，读取也会从磁盘中读取，和磁盘的IO次数多，通信效率低。

所以OS提供了新的管道文件！可以被打开，写入时不会将内存数据刷新到磁盘。这个文件有自己名字（之前的管道文件没有名字所以称为匿名管道）---->说明该文件在系统路径中的路径具有唯一性！而没有血缘关系的两个进程，就可以通过管道文件的路径，看到同一份资源。

小实验：
打开两个端口。
1.端口1创建管道文件

2.端口1echo内容

我们会发现，输入数据后会停在这等待读取。
3.端口2读取内容


端口一就可以再写入。

我们写一个端口一直写入，端口空一直读取的脚本

开始进行通信

写两个.cc文件，可以创建两个进程
server.cc：写入数据
client.cc：读取数据
然后创建一个common.h：放公共的头文件

common.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <cstring>

#define MODE 0666
std::string ipPath = "./fifo";

打印信息日志的函数实现
Log.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <ctime>

#define DEBUG 0
#define NOTICE 1
#define WARNING 2
#define ERROR 3

const std::string msg[] = {
    "DEBUGE",
    "NOTICE",
    "WARNING",
    "ERROR"};

std::ostream &Log(std::string message, int level)
{
    std::cout << "|" << (unsigned)time(nullptr) << "|" << msg[level] << "|" << message;
    return std::cout;
}

server.cc开始创建通信
1.创建管道文件

2.打开管道文件

3.创建3个子进程读取文件数据

4.父进程等待子进程

5.关闭管道文件和删除管道文件

现在我们就差子进程读取数据的GetMessage函数没有实现
实现：

client.cc开始创建通信
1.打开管道文件（server.cc已经创建了管道，便不再创建管道，直接打开管道准备通信）

2.正常文件操作

3.关闭管道文件

命名管道完整代码

common.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <cstring>

#define MODE 0666
std::string ipPath = "./fifo";

Log.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <ctime>

#define DEBUG 0
#define NOTICE 1
#define WARNING 2
#define ERROR 3

const std::string msg[] = {
    "DEBUGE",
    "NOTICE",
    "WARNING",
    "ERROR"};

std::ostream &Log(std::string message, int level)
{
    std::cout << "|" << (unsigned)time(nullptr) << "|" << msg[level] << "|" << message;
    return std::cout;
}

server.cc

#include "common.hpp"
#include "Log.hpp"

static void GetMessage(pid_t fd)
{
    char buffer[1024];
    while(true)
    {
        //从管道文件中获取数据
        ssize_t n = read(fd,buffer,sizeof(buffer));\
        
        if(n > 0)//获取成功，输出获取的信息
        {
            buffer[n] = 0;
            std::cout <<"["  << getpid() << "] "<< "client say> " << buffer << std::endl;
        }
        else if(n == 0)//获取到0，表示读到文件结尾，子进程不再读取
        {
            std::cerr <<"["  << getpid() << "] " << "read end of file, clien quit, server quit too!" << std::endl;
            break; 
        }
        else//这里bug？
        {
            perror("read");
            exit(5);
        }
    }
}

int main()
{
    //创建命名管道
    int n = mkfifo(ipPath.c_str(), MODE);
    //差错处理
    if(n < 0)
    {
        perror("mkfifo");
        exit(1);
    }
    Log("创建管道文件成功", DEBUG) << " step 1" << std::endl;

    //打开管道文件
    int fd = open(ipPath.c_str(),O_RDONLY);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        exit(2);
    }
    Log("打开管道文件成功", DEBUG) << " step 2" << std::endl;

    //正常文件操作
    int ProcessNum = 3;
    for(int i = 0; i < ProcessNum;i++)
    {
        int id = fork();
        if(id < 0)
        {
            perror("fork");
            exit(3);
        }
        else if(id == 0)
        {
            //子进程 进行正常通信
            GetMessage(fd);
            exit(4);
        }
        else
        {
            //父进程 这里面什么都不做
        }
    }

    //父进程等待子进程
    for(int i = 0; i < ProcessNum;i++)
    {
        waitpid(-1,nullptr,0);
    }

    //关闭管道文件
    close(fd);
    Log("关闭管道文件成功", DEBUG) << " step last" << std::endl;

    //通信完毕，删除管道文件
    unlink(ipPath.c_str());
    Log("删除管道文件成功", DEBUG) << " step last" << std::endl;
    return 0;
}

client.cc

#include "common.hpp"

int main()
{
    //打开管道文件
    int fd = open(ipPath.c_str(),O_WRONLY);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    //定义一个缓冲区，保存临时数据
    std::string buffer;
    //正常文件操作
    while(true)
    {
        std::cout << "Please Enter Message Line :> ";
        //从标准输入读取数据到buffer中
        std::getline(std::cin,buffer);

        //写数据到管道文件中
        write(fd,buffer.c_str(),buffer.size());
    }

    //关闭管道文件
    close(fd);
    return 0;
}