IO进程间通信-无名管道、有名管道

1.无名管道

1.1特点

（1）只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信

（2）半双工的通信模式，具有固定的读端fd[0]和写端fd[1].

（3）管道可以看成是一种特殊的文件，对于他的读写可以使用文件IO，如read，write。

（4）管道是基于文件描述符的通信方式。当一个管道建立时，他会创建两个描述符fd[0],fd[1]，其中fd[0]固定用于读管道，而fd[1]固定用于写管道。

1.2函数接口

int pipe( int fd[2])

功能：创建无名管道

参数：文件描述符 fd[0]：读端 fd[1]:写端

返回值：成功 0

                失败 -1

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

int main(int argc, char const *argv[])
{
    // fd[0] 代表读端 ，fd[1]代表写端
    int fd[2] = {0};

    char buf[65536] = "";
    // 创建无名管道
    int n = pipe(fd);
    // 判断无名管道是否创建成功
    // 若成功，返回值为0;失败，返回值为 -1
    if (n < 0)
    {
        perror(" pipe error");
        return -1;
    }
    // 查看管道读写端的文件描述符
    printf("fd[0]:%d fd[1]:%d \n", fd[0], fd[1]);
    // 通过fd[1]端向管道中写
    write(fd[1], "hello world", 11);
    // 通过fd[0]端从管道中读
    read(fd[0], buf, 11);
    printf("%s \n", buf);

    return 0;
}

1.3注意事项

（1）当管道中无数据，读操作会阻塞。

        当管道中有数据，关闭写端，可以将数据读出

        当管道中无数据，关闭写端，读操作会立即返回

（2）管道中写满（管道大小64k）再写数据会阻塞，只有用大于4k空间之后，才可以继续写数据

（3）只有当管道读端存在时，向管道中写数据才有意义，否则会导致管道破裂。向管道中写入数据昵称会收到来自内核的SIGPIPE信号（通常是broke pipe 错误）。

2.有名管道

2.1特点

（1）有名管道可以使互不相关的两个进程互相通信
（2）有名管道可以通过路径名来指出，并且在文件系统中可见，但内容存放在内存中，但是读写数据不会在文件中，而是在管道中。

（3）进程通过文件IO来操作有名管道

（4）有名管道遵循先进先出原则

（5）不支持如lseek()操作

2.2函数接口

int mkfifo( constchar *filename, mode_t mode);

功能：创健有名管道

参数：filename：有名管道文件名

        mode：权限

返回值：成功：0

        失败：-1，并设置errno号

注意对错误的处理方式：

如果错误是file exist时，注意加判断，如：if(errno == EEXIST)

注：函数只是在路径下创建管道文件，往管道中写的数据依然写在内核空间。

先创建有名管道，然后用文件IO操作：打开、读写和关闭。

2.3注意事项

（1）只写方式打开，阻塞，一直到另一个进程把读打开

（2）只读方式打开，阻塞，一直到另一个进程把写打开

（3）可读可写，如果管道中没有数据，读阻塞。

// 1. `O_RDONLY`：只写方式打开阻塞。这表示该文件描述符以只读方式被打开，
// 如果尝试写入数据到该管道，会一直阻塞，直到另一个进程使用写方式打开该管道。

// 2. `O_WRONLY`：只读方式打开阻塞。这表示该文件描述符以只写方式被打开，
// 如果尝试从该管道读取数据，会一直阻塞，直到另一个进程使用读方式打开该管道。

// 3. `O_RDWR`：可读可写。
// 如果管道中没有数据可读，读取操作会阻塞，直到有数据可读；
// 如果管道已满，写入操作也会阻塞，直到有足够的空间可写。

2.4读写示例

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

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd;
    char buf[32] = "";

    // 创建管道文件
    int n;
    n = mkfifo("fifo", 0666);
    // 判断管道文件是否创建成功
    if (n < 0)
    {
        // 如果错误号errno为EEXIST则代表管道文件已存在
        // 如果管道文件已存在，则打印句提示语句而不是走到return -1
        if (errno == EEXIST)
        {
            printf("file exist\n");
        }
        else
        {
            perror("mkfifo err");
            return -1;
        }
    }
    printf("mkfifo success\n");

    // 打开管道文件
    fd = open("fifo", O_RDWR);

    if (fd < 0)
    {
        perror("fifo open error");
        return -1;
    }
    printf("fd = %d \n", fd);

    // 读写操作
    write(fd, "hello", 5);
    read(fd, buf, 32);
    printf("%s \n", buf);

    return 0;
}

3.无名管道和有名管道的区别

	无名管道	有名管道
使用场景	只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信	不相干的两个进程也可以
特点	半双工的通信模式 具有固定的读端fd[0]和写端fd[1]。 通过文件IO操作 管道是基于文件描述符的通信方式。	在文件系统中会存在管道文件，但是数据放在内核空间 通过文件IO进行操作 遵循先进先出，不支持lseek操作
函数	pipe() 直接read、write	mkfifo() 先打开open,再读写read、write
读写特性	管道中无数据，读阻塞 关闭写端，有数据读出，无数据立即返回 管道写满64k，写阻塞，直到有4k空间才能继续写入 关闭读端，写入会使管道破裂	只写方式打开会阻塞，一直到另一个进程把读方式打开 只读方式打开会苏俄，一直到另一个进程把写方式打开 可读可写，如果管道中无数据读会阻塞