Linux 进程间通信(1) -- 管道

进程间通信(IPC - InterProcess Communication)

通信的方式有很多: 文件, 管道, 信号, 共享内存, 消息队列, 套接字, 命名管道等等;

• 但是由于设计缺陷现在常用的有:
  1.管道(简单, 默认匿名管道, 还有有名管道)
  2.信号(开销小, 但是如果不是做系统编程一般不用, 因为缺点大于有点, 比如有没有收到无法确认)
  3.共享映射区(无血缘关系之间)
  4.本地套接字(最稳定)

一、 管道(匿名, pipe)

1. 介绍:
   本质是内核缓冲区
   特点: 两端, 对应读和写; 是一个伪文件, 进程结束, 缓冲区消失
   原理: 环形队列实现(取余的算法...)
   管道尺寸默认大小 4k (ulimit -a 查看pipe size; 或者函数: long fpathconf(int fd, int name);)
   局限: 不能多次访问, 匿名管道只能是有血缘关系的进程间通信(fifo有名管道可以实现无血缘关系间通信)
2. 创建 int pipe(int fildes[2]);

#include 
#include 
int main(int argc, const char* argv[]) {
    int fd[2];
    int ret = pipe(fd);
    if(ret == -1) {
        perror("pipe error");
        exit(1);
    }
    printf("fd[0] = %d\n", fd[0]);
    printf("fd[1] = %d\n", fd[1]);
    return 0;
}

3. 父子进程通信(使用匿名管道)

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, const char* argv[]) {
    // 1. 创建管道
    int fd[2];
    int ret = pipe(fd);
    if(ret == -1) {
        perror("pipe error");
        exit(1);
    }

    // 2. 创建子进程
    pid_t pid = fork();
    if(pid == -1) {
        perror("fork error");
        exit(1);
    }
    // 3. 通信
    // 父进程 写操作
    if(pid > 0) {
        // parent process
        // 关闭读端
        close(fd[0]);
        char* p = "你是子进程吗？";
        sleep(2); //父进程写, 但是先sleep2秒, 此时子进程会等父进程写进去之后再读, 因为read函数是阻塞函数, 但是这是管道的阻塞属性
        //将其设置成非阻塞,  使用fcntl 函数
        write(fd[1], p, strlen(p)+1);
        close(fd[1]);
        wait(NULL);
    } else if(pid == 0) { // 子进程 读操作
        // 关闭写端
        close(fd[1]);
        char buf[512];
        int len = read(fd[0], buf, sizeof(buf));
        printf("%s, %d\n", buf, len);
        close(fd[0]);
    }
    return 0;
}

4. 管道的读写行为

• 读操作:
  管道中有数据: read正常运行, 返回读取到的字节数
  管道中无数据: 1. 写端关闭, 相当于文件读取到了文件尾部, read返回0; 2.写端没有关闭, read阻塞
• 写操作:
  管道读端关闭: 异常情况, 管道破裂, 异常退出, 通过13号信号(SIGPIPE)
  管道读端没有关闭: 1. 缓冲区没有满, 正常写; 2. 缓冲区已满, 写阻塞

补充:

当实现父子间进程通信时, 如果需要将终端(/dev/tty--)上输出的数据, 或者其他地方的数据写进管道时, 需要将终端对应的标准输出文件描述符重定向到写端, 使用函数: int dup2(int fildes, int fildes2);