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;
}

LV.5 进程、线程和进程间通信(6)-有名管道和无名管道_第1张图片

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。


总结

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