Linux进程线程学习笔记：进程间通信之 管道

中秋和国庆长假连起来耍了19天，平时学的点东西都快全忘了，那么赶紧补习下Linux吧。

所谓“进程间通信（IPC，inter－process communication）”，按照其目的讲就是让进程之间能够“共享数据”，“传输数据”，“事件通知”，“进程通知”等，我所知道的一共有“管道” “信号” “消息(报文)” “共享内存” “套接字” 这几种方式，我们会挨个挨个说，今天就说说管道。

所谓管道嘛，顾名思义类似于我们生活中的水管，只不过其中流动的是“数据”或者说一个一个字节，只能单向流动的我们称为“半双工”，能双向流动的称为“全双工”，其有两个端点，数据流入的那一端称为“写端”，反之则称为“读端”，这两个端点实际上是两个“描述字”。这样的管道可以连接在两个进程之间，成为数据传输的通道。

按照是否有名字，管道分为“未命名管道”也就是你经常看到的pipe，以及“有名管道”也就是你经常看到的FIFO（first in first out, 和数据结构中的FIFO一样，其也是按照“先进先出”的法则传输数据）。

 

1，pipe

pipe一词虽然是“管道”二字的英文翻译，但在这里其不是管道的统称，而是一种最基本和简单的管道形式：未命名管道。由于其没有名字(或者说id之类的)，所以其无法在两个毫无干系的两个进程间使用。试想一下，进程A创建了一个管道，进程B无法去找到该管道并使用它，因为没有任何可拿去查找的凭据，连名字都没有... 但在一种特殊情况下其是有用的，如下图，假设进程A创建了一个管道：

  

其中的箭头代表数据写入和读出，很明显，进程A可以从管道的写端将数据写入，然后再从读端读出，但这似乎没有什么意义。
但，如果在管道建立以后，我们将进程A进行一次fork()，有意思的事情发生了， 子进程会复制父进程的大部分信息，这些信息里当然包含了代表了管道读端和写端的两个“描述字”（但管道仍然只有一份，就像被两个进程读写的某个硬盘文件只有一份一样），所以其就演变成下图这个样子：

 如果此时，我们将上图中左上角以及右下角的两个箭头抛弃掉(相当于是说将这两个箭头所对应的描述字关闭), 那么就如下所示咯：
  

哈，注意到了吗？我们建立了一个从进程A流向进程B的数据通道。

 

那么，将上述过程写成代码的形式就很简单了。

首先是 int pipe(int f[2]) 这个函数，其需要头文件，这个函数将创建一个未命名管道，并将管道的读端描述字包含在f[0]中，将写端描述字放在f[1]中，然后你就可以像利用普通文件描述字一样来读写数据了。

然后是fork函数，不多讲，不了解的同学一定要先搞清楚了，比如看这篇文章。
再次是int close(int fd) 函数， 其需要头文件，其用于关闭指定的文件描述字。

最后是write和read函数， 其需要头文件，用于读写数据。

OK，上代码：

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

#define  BUFF_SZ 256

int  main()
{
    printf( " app start...\n " );
    
    pid_t          pid;
     int             pipe_fd[ 2 ];
     char            buf[BUFF_SZ];
     const   char      data[]  =   " hi, this is the test data " ;
     int             bytes_read;
     int             bytes_write;
    
     // clear buffer, all bytes as 0
    memset(buf,  0 ,  sizeof (buf));
    
     // creat pipe
     if (pipe(pipe_fd)  <   0 )
    {
        printf( " [ERROR] can not create pipe\n " );
        exit( 1 );
    }
    
    
     // fork an new process
     if ( 0   ==  (pid = fork()))
    {
         // close the write-point of pipe in child process
        close(pipe_fd[ 1 ]);
        
         // read bytes from read-point of pipe in child process
         if ((bytes_read  =  read(pipe_fd[ 0 ], buf, BUFF_SZ))  >   0 )
        {
            printf( " %d bytes read from pipe : '%s'\n " , bytes_read, buf);
        }
        
         // close read-point of pipe in child process
        close(pipe_fd[ 0 ]);
        exit( 0 );
    }
    
    
     // close read-point of pipe in parent process
    close(pipe_fd[ 0 ]);
    
     // write bytes to write-point of pipe in parent process
     if ((bytes_write  =  write(pipe_fd[ 1 ], data, strlen(data))))
    {
        printf( " %d bytes wrote to pipe : '%s'\n " , bytes_write, data);
    }
    
     // close write-point of pipe in parent process
    close(pipe_fd[ 1 ]);
    
     // wait child process exit
    waitpid(pid, NULL,  0 );
    
    printf( " app end\n " );
    
     return   0 ;
}