6.11 有名管道和无名管道
目录
进程间通讯介绍
System V IPC
无名管道
无名管道特点
无名管道创建-pipe
无名管道通信
无名管道-示例
有名管道特点
有名管道创建-mkfifo
有名管道读写-示例
进程间通讯介绍
无名管道（pipe）
有名管道 （fifo）
信号（signal）
共享内存(mmap)
套接字（socket）
System V IPC
共享内存（share memory）
消息队列（message queue）
信号灯集（semaphore set）
无名管道
无名管道特点
无名管道具有如下特点：
只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信
单工的通信模式，具有固定的读端和写端
无名管道创建时会返回两个文件描述符，分别用于读写管道
无名管道创建-pipe
#include
int pipe(int pfd[2]);
成功时返回0，失败时返回EOF
pfd 包含两个元素的整形数组，用来保存文件描述符
pfd[0]用于读管道；pfd[1]用于写管道
无名管道通信
无名管道-示例
子进程1和子进程2分别往管道中写入字符串；父进程读管道内容并打印；
#include
#include
#include
#include
int main(void) {
pid_t pid1, pid2;
char buf[32];
int pfd[2];
if (pipe(pfd) < 0) {
perror(“pipe”); exit(-1);
}
if ((pid1 = fork()) < 0) {
perror(“fork”); exit(-1);
}
else if (pid1 == 0) { // 子进程1
strcpy(buf, “I’m process1”);
write(pfd[1], buf, 32);
exit(0);
}
else { // 父进程
if ((pid2 = fork()) < 0) {
perror(“fork”); exit(-1);
}
else if (pid2 == 0) { // 子进程2
sleep(1);
strcpy(buf, “I’m process 2”);
write(pfd[1], buf, 32);
}
else { // 父进程
wait(NULL);
read(pfd[0], buf, 32);
printf(“%s\n”, buf);
wait(NULL);
read(pfd[0], buf, 32);
printf(“%s\n”, buf);
}
}
return 0;
}
有名管道特点
有名管道可以使非亲缘的两个进程互相通信
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
文件IO来操作有名管道
遵循先进先出规则
不支持leek操作
单工读写
有名管道创建-mkfifo
#include
#include
int mkfifo(const char *path, mode_t mode); 成功时返回0，失败时返回EOF
path 创建的管道文件路径
mode 管道文件的权限，如0666
有名管道读写-示例
//进程A：循环从键盘输入并写入有名管道myfifo，输入quit时退出
//进程B：循环统计进程A每次写入myfifo的字符串的长度
/* create_fifo.c */
// 省略头文件
int main(void) {
if(mkfifo(“myfifo”, 0666) < 0) {
perror(“mkfifo”);
exit(-1);
}
return 0;
}
/* write_fifo.c */
// 省略头文件
#define N 32
int main(void) {
char buf[N];
int pfd;
if ((pfd = open(“myfifo”, O_WRONLY)) < 0) {
perror(“open”); exit(-1);
}
while ( 1 ) {
fgets(buf, N, stdin);
if (strcmp(buf, “quit\n”) == 0) break;
write(pfd, buf, N);
}
close(pfd);
return 0;
}
/* read_fifo.c */
// 省略头文件
#define N 32
int main(void) {
char buf[N];
int pfd;
if ((pfd = open(“myfifo”, O_RDONLY)) < 0) {
perror(“open”);
exit(-1);
}
while (read(pfd, buf, N) > 0) {
printf(“the length of string is %d\n”, strlen(buf));
}
close(pfd);
return 0;
}笔记
进程间通信（IPC，InterProcess Communication）
概念：就是进程和进程之间交换信息。
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）
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）
无名管道
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
无名管道注意事项：
- 只能用于亲缘关系的进程间通信（父子进程，兄弟进程）
- 管道通信是单工的，一端读，一端写（程序实现设计好）。
- 数据自己读不能自己写
- 管道可以用于大于2个进程共享
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）
- 管道未满，write将数据写入，并返回实际写入的字节数。
有名管道（命名管道）
创建管道
#include
#include
int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);
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
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。