Linux进程间通信 - (一) 管道_linux 如何接收管道的标准输入-优快云博客

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Linux进程间通信 - (一) 管道

一、概述

管道是Linux进程间通信的一种方式，它把一个程序的输出直接连接到另一程序的输入。Linux的管道主要包括两种：无名管道和有名管道。

无名管道

只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信(如父子进程或者兄弟进程之间)。
是一个单工的通信模式，具有固定的读端和写端。
管道也可以看成一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read()、write()等函数。但是它不属于任何文件系统，并且只存在于内存中。

有名管道

它可以使互不相关的两个进程实现彼此通信。
该管道可以通过路径名来指出，并且在文件系统中是可见的。在建立了管道后，两个进程就可以把它当做普通文件进行读写操作，非常方便。
FIFO严格地遵循先进先出规则，对管道及FIFO的读写总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。有名管道不支持如lseek()等文件定位操作。

两种管道的原理如下图所示：
在这里插入图片描述

二、编程接口

无名管道

无名管道是基于文件描述符的通信方式。当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd[0]和fd[1]。其中

fd[0]固定用于读管道，而fd[1]固定用于写管道.

管道关闭时只需要用close()函数将这两个文件描述符关闭即可。

具体形式如下图所示：
在这里插入图片描述

管道创建函数

创建管道可以通过pipe()函数来实现，语法如下：

头文件
	#include <unistd.h>
函数原型
	int pipe(int fd[]);
函数传入值
	fd：包含两个元素的整形数组，存放管道对应的文件描述符
函数返回值
	成功：0
	出错：-1

管道的读写

用pipe()函数创建的管道两端处于一个进程中。由于管道主要是用于不同进程间通信，通常是先创建一个管道，再调用fork()函数创建一子进程，子进程会继承父进程所创建的管道。此时，父子进程管道的文件描述符对应的关系如下：
在这里插入图片描述

需要注意的是，无名管道是单工的工作方式，即进程要么只能读管道，要么只能写管道。父子进程虽然都拥有管道的读端和写端，但是只能使用其中一个。（例如，我们可以约定父进程读，子进程写）。这样就应该把不使用的读端或写端的文件描述符关闭。如上图所示，我们就建立以一个“父进程读，子进程写的管道”。同样的而我们也可以父进程写而子进程读。

如果，我们在父进程创建了多个子进程，那么各个子进程都会继承父进程的fd[0]和fd[1]。使用上面的方法，我们就可以建立亲缘进程间的通信渠道了。

管道读写的注意事项：

只有在管道的的读端存在时，写端才会有意义，否则，向管道写入数据的进程将收到内核传来的SIGPIPE(通常为Broken Pipe错误)。
向管道写入数据时，Linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区只要有空间，写进程就会试图向管道写入数据。如果管道缓冲区已满，那么写操作将会一直阻塞。
父子进程在运行时，他们的先后顺序并不能保证。所以我们不能保证父子进程已经关闭了相应的文件描述符，那么我们可以在相应的进程中调用sleep()函数，等待父/子进程完成相应的关文件描述操作。当然，这个是我们目前来看作的一种妥协，实际上我们可以用进程间的同步与互斥机制。

有名管道

有名管道（FIFO）的创建可以使用mkfifo()函数，该函数类似文件中的open()操作，可以指定管道的路径和访问权限(我们也可以在命令行中使用"mknod <管道名>"来创建有名管道);

在创建管道成功之后，就可以用open()、read()、write()等函数来进行读写操作，像操作普通文件一样。同样的我们可以通过open()函数向使用普通文件一样对管道设置相应的权限，如只读(O_RDONLY)。

对于读进程
缺省的情况下，如果当前FIFO内没有数据，读进程将一直阻塞到有数据写入或是FIFO写端都被关闭。
对于写进程
只要FIFO有空间，数据就可以被写入。若空间不足，写进程会阻塞，直到数据都写入为止。

mkfifo()函数语法

所需头文件
	#include <sys/types.h>
	#include <sys/stat.h>
函数原型
	int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);
参数
	filename：要创建的管道名
	mode：管道的访问权限
函数返回值
	成功：0
	出错：-1

FIFO相关出错信息

EACESS
	参数filename所指定的目录路径无可执行的权限
EEXIST
	参数filename所指定的文件已存在
ENAMETOOLONG
	参数filename的路径名称太长
ENOENT
	参数filename包含的文件不存在
ENOTDIR
	参数filename中的目录存在但却非真正的目录
ENOSPC
	文件系统剩余空间不足
EROFS
	参数filename指定的文件存在于只读文件系统内