Linux进程间通信---管道

1、管道通信

管道通信类似于水流在水管中流动，只能一个方向传输数据。分为无名管道和命名管道（FIFO）。

1.1 无名管道

特点：

• 半双工（数据只能一个方向进行流动）
• 主要应用于父子进程或者兄弟进程
• 不会以文件的形式存在于磁盘之中（存在于内存之中，父子进程结束后，便会消失）
• 管道数据读取之后就没了
• 创建的管道位于内核之中

用到的API函数：

#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]); //创建管道，成功返回0；失败返回-1

描述：

1. 创建管道需要用到pipe()函数，pipe()函数需要一个有两个元素的数组（pipefd[.2]），返回值是一个整型数。其中pipefd[.2]表示两个文件描述符，pipefd[0]只为读打开，pipefd[1.]只为写打开。
2. 在写时，应先把读关闭(close(pipefd[0]) )，反之，在读时应先把写关闭（ close(pipefd[1.])）

*[注：数组里面的.只是为了显示完整才加的（第一次使用csdn,不会操作），具体写代码时没有]

具体示例代码：

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

int main()
{
	int fd[2];  //定义一个数组---后续的文件描述符
	int pid;    //定义一个整型，用来描述后续的进程id
	
	//调用pipe函数创建管道，并判断是否创建成功
	if(pipe(fd) == -1)  
	{
		printf("创建管道失败\n");
		exit(-1);
	}

	//创建子进程，进行父子进程间的通信
	pid = fork();                //pid接收进程的id
	if(pid > 0)                 //pid大于0，表示父进程
	{
		sleep(3);               //父进程睡3秒，让子进程先进行，当然此时子进程应该是堵塞状态
		printf("这是父进程\n");
	
		close(fd[0]);           //关闭读的文件描述符
		//向管道内写
		write(fd[1],"this is from father!", strlen("this is from father"));  
		wait();                 //等待子进程退出后，父进程再退出
	}
	else if(pid == 0)           //pid 等于0，表示子进程
	{
		printf("这是子进程\n"); 
	
		close(fd[1]);           //关闭写的文件描述符
		char buf[128] = {0};    //创建一个数组作为读取时的缓冲区

		read(fd[0], buf,128);   //将读取的数据放在buf 内
		printf("get from father: %s\n",buf);
		exit(0);                //子进程退出
	}
	else
	{
		printf("创建进程失败\n");
	}
	return 0;
}

*[注：管道函数pipe，读写时调用的是 read() write()函数]

1.2 命名管道（FIFO）

特点：

• 可用于无关进程间的通信
• 会以特殊设备文件形式存在磁盘之中

相关API函数

#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
int mkfifo(const char* pathname, mode_t mode); //创建管道，成功返回0，失败返回-1

描述：第一个参数 pathname 是管道名，第二个参数 mode 和 open() 函数的 mode 一样 ，意思应该是对管道文件的操作权限

open() 函数的 mode 选择： 0600 可读可写

具体示例代码：

①创建命名管道并判断文件是否存在

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

int main()
{
	int ret;
	//创建命名管道，“./file”表示在当前路径下建立文件file, 文件权限是0600
	ret = mkfifo("./file",0600); 
	if(ret == 0)                 //返回值是0，表示创建成功
	{
		printf("创建成功\n");
	}
	else if(ret == -1)           //返回值是-1,表示创建失败  失败原因有很多，可以man 3 mkfifo查看具体原因
	{
		printf("创建失败\n");
		perror("Why");       //调用perror()函数可以查看错误原因 
	}
	 
	return 0;
}

上述代码运行结果：第一次运行：创建成功
—————————第二次运行：创建失败 Why:File exists (表示文件已经存在)

优化上述代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
int main()
{
	//创建命名管道，“./file”表示在当前路径下建立文件file, 文件权限是0600 可读可写
	//errno表示错误类型
	if((mkfifo("./file",0600)) == -1 && errno != EEXIST) 
	{
		printf("创建文件失败\n");
		perror("Why");       //调用perror()函数可以查看错误原因 
	}
	else
	{
		if(errno == EEXIST)
		{
			printf("文件已存在\n");
		}
		else
		{
			printf("创建成功\n");
		}
	}
	 
	return 0;
}

其他函数： perror()函数----判断错误原因 errno检查错误类型

②实现不同进程间通信
读取信息

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

int main()
{
	//创建命名管道，“./file”表示在当前路径下建立文件file, 文件权限是0600 可读可写
	//errno表示错误类型
	if((mkfifo("./file",0600)) == -1 && errno != EEXIST) 
	{
		printf("创建文件失败\n");
		perror("Why");       //调用perror()函数可以查看错误原因 
	}
	 //以只读的方式打开管道文件file  此时默认堵塞，直到另一个进程以只写的方式打开file文件  
	 //如果想要不堵塞加  O_RDONLY|O_NONBLOCK	
	int fd = open("./file",O_RDONLY); 
	if(fd != -1)
	{
		printf("read open success\n");
	}
	
	char buf[128] = {0};     //开辟缓冲区
	int n_read = read(fd,buf,128); //从管道文件file中读取数据到buf中

	printf("read %d byte from write: %s\n",n_read,buf);
	
	close(fd);
	return 0;
}

写信息

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

int main()
{
	
	 //以只写的方式打开管道文件file  此时会堵塞，直到另一个进程以只读的方式打开file文件	
	int fd = open("./file",O_WRONLY); 
	if(fd != -1)
	{
		printf("write open success\n");
	}
	
	char* buf= "this is message from file";     //发送的数据内容
	write(fd,buf,strlen(buf));                  //写到管道文件file中
	
	close(fd);
	return 0;
}

以上是关于管道通信的相关理论以及代码示例
简单来说：
1、无名管道不能满足无关进程间的通信，但命名管道可以满足
2、无名管道不会以文件形式存在磁盘中，但命名管道会以特殊设备文件形式存在磁盘中
3、二者都是调用 read() write()函数进行读写操作！
4、二者的数据都是单一方向流动，并且读数据之后，管道内的数据就没了
这是本人学习笔记，如有侵权，请告之！