linux 系统编程 -- 进程间通讯IPC 管道（八）

因为在linux系啊，进程地址空间相互独立，所以进程和进程之间不能相互访问。要交换数据必须通过内核。
有很多方法都可以完成这类功能，比如文件、管道、命名管道、信号、共享内存、消息队列、套接字等，随着技术的发展，有些方法已经被淘汰。现今最常用的方法是：
① 管道 ：使用最简单，传递数据量较小 ，本机程序。

②信号：开销最小

③共享内存： 无血缘关系，相对复杂

④套接字：难度最高，最稳定，传递大量数据，不同机器。

整个linux文件可分为7种类型，- 文件 、 d 目录、 l 符号链接、s套接字、b 块设备、 c字符设备、 p管道

但实际上只有- 文件 、 d 目录、 l 符号链接 这3种是真正占用磁盘空间。
而后4种属于伪文件，不会占用磁盘空间。

管道就是伪文件，实质上内核缓冲区（内核使用环形队列方式实现），缓冲区大小默认是4k。
因此管道具有如下特性：
① 数据从一端写入，从另一端读出，不能自己读自己写。

② 数据一旦被读走，便不存在于管道中，因此不可反复读取。

③半双工通信方式、数据只能在一个方向上流动。

④只能在有血缘关系的进程之间使用。

int pipe（int pipefd[2]） 成功返回0，失败返回-1
pipefd[2] 存储着两个文件描述符，pipefd[0]表示写入端，pipefd[1]表示读取端。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


int main()
{
    int pipefd[2];
    pid_t pid;
    int rep;
    char buf[20]="hello pipe\n";

    rep=pipe(pipefd);
    if (rep==-1)
    {
        perror("pipe");
        exit(1);
    }
    pid=fork();

    if (pid>0)
    {
        // parent wirte
        close(pipefd[0]);
        write(pipefd[1],buf,20);
        wait(NULL);

    }
    else if(pid ==0)
    {
        // child read
        close(pipefd[1]);
        read(pipefd[0],buf,20);
        printf("child has read %s",buf);

    }
    else
    {
        perror("fork");
        exit(1);
    }
    
    return 0;
}

这里有个思考，父写子读的时候，那就默认父进程必须要先执行，子进程后执行，但是linux中父子进程的先后顺序又没有保证。
那么程序会不会有bug？
子进程会不会先执行？
所以我在父进程中添加

 // parent wirte
        sleep(3);
        printf("is parent \n");

父进程依然先执行了。

如果把程序改写成子写父读，会怎么样呢？
会不会父进程先执行，但是此时并没有写入，所以程序出错读不出来？

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


int main()
{
    int pipefd[2];
    pid_t pid;
    int rep;
    char buf[20]="hello pipe\n";

    rep=pipe(pipefd);
    if (rep==-1)
    {
        perror("pipe");
        exit(1);
    }
    pid=fork();

    if (pid==0)
    {
        // child wirte
        close(pipefd[0]);
        write(pipefd[1],buf,20);
        wait(NULL);

    }
    else if(pid >0)
    {
        // parent read
        printf("is parent\n");
        close(pipefd[1]);
        read(pipefd[0],buf,20);
        printf("parent has read %s",buf);

    }
    else
    {
        perror("fork");
        exit(1);
    }
    
    return 0;
}

程序正确执行，并没有问题，为什么呢？
原因在于wirte和read本身就是阻塞型I/O，一旦有了read或者wirte，系统会阻塞等待直到另一方完成操作。
所以在管道通信时，无需自己再去考虑进程的执行次序问题。

有名管道

改进了管道的一些缺点，可以用于血缘关系进程，也可以用于非血缘关系进程。

两个独立运行的进程，最传统的可以用文件通讯，一个进程打开某个文件写入，然后另一个进程读取该文件。
这种方式要考虑到先后次序问题，即竞争问题，数据是被真正写入文件。
有名管道有点像文件通讯，但实际上并不真正把数据写入文件中，它和文件通讯的写法基本一样，有一个专用的函数来完成此功能。
#include
#include

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); 成功返回0，错误返回-1

只需要其中一个独立进程创建有名管道就可以了，另一个进程需要去检测有名管道是否存在，如果存在，就打开，如果不存在，这一个进程可以选择等待，也可以选择创建有名管道。