进程间通信详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_36767247/article/details/80412470

让毫不相关的进程想办法让他们看到一份公共资源

管道的目的

数据传输
资源共享（多个进程共享）
通知事件
进程控制（控制之前进行沟通）

管道：将一个进程连接到另一个进程的数据流称为管道

管道的特点

管道只能单向传输，如果需要双向传输，建立两个管道即可
管道的生命周期随进程变化，进程退出，管道释放
管道提供字节流服务
内核会对管道的操作进行同步和互斥
一般管道大小为4096

匿名管道（只允许有血缘关系的两个进程相互通信）：pipe

一些概念

数据不一致：当两个毫不相干的进程有对于一个资源可能一个正在写，另一个正在读，就是读完了之后就会发生问题（即自己的低读写影响到了别人）
临界资源：两个毫不相干的进程看到的资源（一块资源）
临界区：两个进程中访问临界资源的那一部分代码
互斥：在任何一个时间点，有且只有一个进程在访问临界资源
同步：规定在访问临界资源时具有一种合法的顺序性
访问临界资源的原子性：在进行某些资源的操作时，只能做完或者不做，不能做一半
饥饿问题：如果一个进程因为优先级较低，长时间申请不到资源，会发生饥饿问题

管道的四种情况

如果读方不读，写方一直写的话，管道总会被写满，写满之后，写方就会停止写入
如果写方不写，读方会一直阻塞式的读数据
如果写方一直在写，当写方不写了，将自己的写文件描述符关闭，读方会一直读到管道结束
当写方一直在写，读方不读并且将读文件描述符关闭，读方进程直接终止并且向操作系统发送13号信号（SIGNPIPE）

用fork来共享管道的原理图,将父进程的写文件描述符关掉，将子进程的读文件描述符关掉就行成了一个单向通信的管道

 
  #include<stdio.h> 
 
  #include<unistd.h> 
 
  #include<string.h> 
 
  #include <sys/types.h> 
 
  #include <sys/wait.h> 
 
  int main() 
 
  { 
 
    int fd[2]; 
 
    int ret = pipe(fd); 
 
    if(ret < 0) 
 
    { 
 
      perror("pipe"); 
 
      return 1; 
 
    } 
 
    pid_t id = fork(); 
 
    int count = 0; 
 
    if(id == 0) 
 
    {//child->w 
 
      //关闭读文件描述符 
 
      //每隔一秒写一次 
 
      close(fd[0]); 
 
      const char *msg = "hello f,i am c\n"; 
 
      while(1) 
 
      { 
 
        write(fd[1],msg,strlen(msg)); 
 
        printf("%d\n",count++); 
 
        sleep(1); 
 
      } 
 
    } 
 
    else 
 
    {//father->r; 
 
      //关闭写文件描述符 
 
      //将读到的内容写出来 
 
      close(fd[1]); 
 
      char buf[64]; 
 
      while(1) 
 
      { 
 
        ssize_t s = read(fd[0],buf,sizeof(buf)-1); 
 
        if(s > 0) 
 
        { 
 
          buf[s] = '\0'; 
 
          printf("f say:%s\n",buf); 
 
          break; 
 
        } 
 
      } 
 
    } 
 
  }

命名管道（是一种特殊类型的文件 .fifo）：mkfifo

命名管道就是两个进程打开一个公共的文件一个只写另一个只读，由此来实现进程通信的功能

创建一个命名管道

 
  mkfifo fifo//(文件名) 
 
  int main() 
 
  { 
 
      mkfifo('./fifo',0644);//扩号前是路径 
 
      return 0; 
 
  }

匿名管道和命名管道的区别

匿名管道由pipe创建并打开
命名管道由mkfifo创建，打开用open
创建和打开方式不同

用命名管道实现server和client通信

首先是Makefile

 
  .PHONY:all 
 
  all:server client 
 
  server:server.c 
 
          gcc -o $@ $^ 
 
  client:client.c 
 
          gcc -o $@ $^ 
 
  .PHONY:clean 
 
  clean: 
 
          rm -f server client

先创建一个对公共文件只读的进程 server.c

 
  #include <sys/types.h> 
 
  #include <sys/stat.h> 
 
  #include <stdio.h> 
 
  #include <fcntl.h> 
 
  #include <unistd.h> 
 
  int main() 
 
  { 
 
    //创建一个命名管道 
 
    if(mkfifo("./fifo",0644) < 0) 
 
    { 
 
      printf("mkfifo error!!\n"); 
 
      return 1; 
 
    } 
 
    //打开临界文件 
 
    int fd = open("./fifo",O_RDONLY);//以只读方式打开 
 
    if(fd < 0) 
 
    { 
 
      perror("open"); 
 
      return 2; 
 
    } 
 
    char buf[64]; 
 
    while(1) 
 
    { 
 
      ssize_t s = read(fd,buf,sizeof(buf)-1); 
 
      //读到东西了，输出 
 
      if(s > 0) 
 
      { 
 
        buf[s] = '\0'; 
 
        printf("server # %s\n",buf); 
 
      } 
 
      //读完了 
 
     else if(s == 0) 
 
      { 
 
        printf("client quit!!\n"); 
 
        break; 
 
      } 
 
    } 
 
    close(fd); 
 
    return 0; 
 
  }

在创建一个对公共文件进行只写操作的进程

 
  #include <sys/types.h> 
 
  #include <sys/stat.h> 
 
  #include <stdio.h> 
 
  #include <fcntl.h> 
 
  #include <unistd.h> 
 
  #include <string.h> 
 
  int main() 
 
  { 
 
    //打开临界文件 
 
    int fd = open("./fifo",O_WRONLY);//以只写方式打开 
 
    if(fd < 0) 
 
    { 
 
      perror("open"); 
 
      return 2; 
 
  } 
 
    char buf[64]; 
 
    while(1) 
 
    { 
 
      printf("Please enter:"); 
 
      scanf("%s",buf); 
 
      if(strcmp(buf,"quit") == 0) 
 
      { 
 
        break; 
 
      } 
 
      write(fd,buf,strlen(buf)); 
 
    } 
 
    close(fd); 
 
    return 0; 
 
  }