LV.5 进程、线程和进程间通信(6)-有名管道和无名管道
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前言
1.进程间通信（IPC，InterProcess Communication）
1.1常用通信方式
1.2过时的IPC通信方式
1.3无名管道
1.3.1无名管道注意事项：
1.3.2无名管道的读写特性：
1.4有名管道（命名管道）
总结
前言
1.进程间通信（IPC，InterProcess Communication）
概念：就是进程和进程之间交换信息。
1.1常用通信方式
无名管道（pipe）
有名管道 （fifo）
信号（signal）
共享内存(mmap)
套接字（socket）
1.2过时的IPC通信方式
System V IPC
共享内存（share memory）
消息队列（message queue）
信号灯集（semaphore set）
1.3无名管道
#include
int pipe(int pfd[2]);
成功：0；失败：-1，设置errno
pfd[0] 为读描述符
pfd[1] 为写描述符
#include
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
int pfd[2];
int re;
pid_t pid;
char buf[20];
re = pipe(pfd);
if(re < 0){
perror("pipe: ");
return 0;
}
pid = fork();
if(pid < 0){
perror("pipe: ");
return 0;
}else if(pid == 0){
while(1){
strcpy(buf,"hello,dj");
write(pfd[1],buf,strlen(buf));
sleep(1);
}
}else{
while(1){
read(pfd[0],buf,20);
printf("读取的数据: %s\n",buf);
}
}
return 0;
} 
1.3.1无名管道注意事项：
1.只能用于亲缘关系的进程间通信（父子进程，兄弟进程）
2.管道通信是单工的，一端读，一端写（程序实现设计好）。
3.数据自己读不能自己写
4.管道可以用于大于2个进程共享
代码演示，两个子进程写，父进程读
#include
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
int pfd[2];
int re;
pid_t pid;
char buf[20] = {0};
re = pipe(pfd);
if(re < 0){
perror("pipe: ");
return 0;
}
printf("%d,%d\n",pfd[0],pfd[1]);
//创建多个子进程
int i;
for(i = 0;i < 2;i++){
pid = fork();
if(pid < 0){
perror("pipe: ");
return 0;
}else if(pid == 0){
//子进程直接退出
break;
}
}
//循环结束继续下面代码
if(i == 0){//子进程
close(fpd[0]);//关闭读端
strcpy(buf,"子进程1aaaaaaaa");
while(1){
write(pfd[1],buf,strlen(buf));
usleep(900000);
}
}
if(i == 1){//子进程
close(fpd[0]);//关闭读端
strcpy(buf,"子进程2bbbbbbbb");
while(1){
write(pfd[1],buf,strlen(buf));
usleep(930000);
}
}
if(i == 2){//父进程
close(fpd[1]);//关闭写端
while(1){
memset(buf,0,20);
re = read(pfd[0],buf,20);
if(re > 0){
printf("%s\n",buf);
}
}
}
return 0;
} 1.3.2无名管道的读写特性：
读管道：
1. 管道中有数据，read返回实际读到的字节数。
2. 管道中无数据：
(1) 管道写端被全部关闭，read返回0 (好像读到文件结尾)
(2) 写端没有全部被关闭，read阻塞等待(不久的将来可能有数据递达，此时会让出cpu)
写管道：
1. 管道读端全部被关闭， 进程异常终止(也可使用捕捉SIGPIPE信号，使进程不终止)
2. 管道读端没有全部关闭：
(1) 管道已满，write阻塞。（管道大小64K）
(2)管道未满，write将数据写入，并返回实际写入的字节数。
1.4有名管道（命名管道）
创建管道
#include
#include
int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);
//只读或只写的方式打开，因为管道是单向的
open(const char *path, O_RDONLY);//1
open(const char *path, O_RDONLY | O_NONBLOCK);//2
open(const char *path, O_WRONLY);//3
open(const char *path, O_WRONLY | O_NONBLOCK);//4
特点：
1有名管道可以使非亲缘的两个进程互相通信
2通过路径名来操作，在文件系统中可见，但内容存放在内存中
3 文件IO来操作有名管道
4 遵循先进先出规则
5 不支持leek操作
6 单工读写
案例:演示有名管道写和读
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
int re,fd;
char buf[32] = {0};
re = mkfifo("./djfofo",0666);
if(re < 0){
perror("mkfifo:");
//return 0;
}
//打开管道文件
fd = open("./djfofo",O_WRONLY);
if(fd < 0){
perror("open: ");
return 0;
}
//写
while(1){
printf("输入信息: \n");
fgets(buf,32,stdin);
write(fd,buf,sizeof(buf));
}
return 0;
}
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
int re,fd;
char buf[32] = {0};
/*
re = mkfifo("./djfofo",0666);
if(re < 0){
perror("mkfifo:");
return 0;
}
*/
//打开管道文件
fd = open("./djfofo",O_RDONLY);
if(fd < 0){
perror("open: ");
return 0;
}
//读
while(1){
re = read(fd,buf,sizeof(buf));
if(re < 0){
perror("read:");
return 0;
}else if(re == 0){
exit(0);//没读到就退出
}
printf("读到的信息:%s\n",buf);
}
return 0;
}
注意事项：
1.就是程序不能以O_RDWR(读写)模式打开FIFO文件进行读写操作，而其行为也未明确定义，因为如一个管道以读/写方式打开，进程可以读回自己的输出，同时我们通常使用FIFO只是为了单向的数据传递
2.第二个参数中的选项O_NONBLOCK，选项O_NONBLOCK表示非阻塞，加上这个选项后，表示open调用是非阻塞的，如果没有这个选项，则表示open调用是阻塞的
3.对于以只读方式（O_RDONLY）打开的FIFO文件，如果open调用是阻塞的（即第二个参数为O_RDONLY），除非有一个进程以写方式打开同一个FIFO，否则它不会返回；如果open调用是非阻塞的的（即第二个参数为O_RDONLY | O_NONBLOCK），则即使没有其他进程以写方式打开同一个FIFO文件，open调用将成功并立即返回。
对于以只写方式（O_WRONLY）打开的FIFO文件，如果open调用是阻塞的（即第二个参数为O_WRONLY），open调用将被阻塞，直到有一个进程以只读方式打开同一个FIFO文件为止；如果open调用是非阻塞的（即第二个参数为O_WRONLY | O_NONBLOCK），open总会立即返回，但如果没有其他进程以只读方式打开同一个FIFO文件，open调用将返回-1，并且FIFO也不会被打开。
4.数据完整性,如果有多个进程写同一个管道，使用O_WRONLY方式打开管道，如果写入的数据长度小于等于PIPE_BUF（4K），那么或者写入全部字节，或者一个字节都不写入，系统就可以确保数据决不会交错在一起。