Linux有名管道学习——实现两个进程的简单聊天

关于有名管道

• 为了克服匿名管道只能用于亲缘关系的进程间通信缺点，提出了有名管道（FIFO），也叫命名管道、FIFO文件

• 一旦打开了 FIFO，就能在它上面使用与操作匿名管道和其他文件的系统调用一样的I/O系统调用了（如read()、write()和close()）。与管道一样，FIFO 也有一个写入端和读取端，并且从管道中读取数据的顺序与写入的顺序是一样的。FIFO 的名称也由此而来：先入先出。

• 有名管道的使用

  • 通过命令创建有名管道

    mkfifo 名字

  • 通过函数创建有名管道

    #include 
    #include 
    int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
    

• 关于mkfifo函数

  • 参数
    • pathname参数代表有名管道的创建路径
    • mode参数代表设置有名管道的权限
  • 返回值
    • 成功返回0
    • 失败返回-1

有名管道使用的注意事项

在使用open打开广告的时候需要注意的两点

• 一个为只读而打开一个管道的进程会阻塞，直到另外一个进程为只写打开管道
• 一个为只写而打开一个管道的进程会阻塞，直到另外一个进程为只读打开管道

在通信中途需要注意的事情

读管道：

• 管道中有数据，read返回实际读到的字节数
• 管道中无数据：
  • 管道写端被全部关闭，read返回0，（相当于读到文件末尾）
  • 写端没有全部被关闭，read阻塞等待

写管道：

• 管道读端被全部关闭，进行异常终止（收到一个SIGPIPE信号）
• 管道读端没有全部关闭：
  • 管道已经满了，write会阻塞
  • 管道没有满，write将数据写入，并返回实际写入的字节数。

实现一个简单的聊天功能

功能简述

首先有一个发起端，从他开始写信息给管道，然后有个接收端，收到信息，接着接收端会变成发起端，发信息给原来的发起端，原来的发起端就会变成。

实现思路

有两个程序，一个叫wechat1.c，一个叫wechat2.c，将wechat1设置为主动方，wechat2设置为被动方。

区别就在于发起方首先要以只写方式打开自己创建的管道，被动方首先要以只读方式打开发起方创建的管道，这遵循之前说的有名管道使用的注意事项，如果不这样，两方首先以只写方式打开自己创建的管道，这样双方就会一起阻塞，所以要岔开，发起方首先打开写，然后以只读打开对方的管道，接收方则首先以只读打开对方的管道，然后以只写方式打开自己的管道。

// wechat1.c
	// 以只写方式打开自己创建的管道
    int fd_out = open("we1", O_WRONLY);
    if(fd_out == -1){
        perror("open_w1");
        exit(0);
    }
    
    // 以只读方式打开要连接的管道
    int fd_in = open("we2", O_RDONLY);
    if(fd_in == -1){
        perror("open_w2");
        exit(0);
    }
// wechat2.c
// 以只读方式打开要连接的管道
    // 以只读方式打开要连接的管道
    int fd_in = open("we1", O_RDONLY);
    if(fd_in == -1){
        perror("open_w1");
        exit(0);
    }

    // 以只写方式打开自己创建的管道
    int fd_out = open("we2", O_WRONLY);
    if(fd_out == -1){
        perror("open_w2");
        exit(0);
    }

在while循环读取阶段，发起方首先写数据，然后再接收数据，被动房首先接收数据，然后再发起数据。

// wechat1.c
	while(1){  
        char buf_we1_out[1024] = {0};
        scanf("%s", buf_we1_out);
        write(fd_out, buf_we1_out, strlen(buf_we1_out));

        bzero(buf_we1_out, sizeof(buf_we1_out));
        int len = read(fd_in, buf_we1_out, sizeof(buf_we1_out));
        if(len == 0){
            printf("连接已经断开\n");
            exit(0);
        }
        printf("收到消息:%s\n", buf_we1_out);
    }
// wechat2.c
	while(1){  
        char buf_we1_out[1024] = {0};
        int len = read(fd_in, buf_we1_out, sizeof(buf_we1_out));
        if(len == 0){
            printf("连接已经断开\n");
            exit(0);
        }
        printf("收到消息:%s\n", buf_we1_out);
        bzero(buf_we1_out, sizeof(buf_we1_out));
        scanf("%s", buf_we1_out);
        write(fd_out, buf_we1_out, strlen(buf_we1_out));
    }

完整的代码

wechat1.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
// 主动方
int main(){
    // 判断是否管道存在
    int ret = access("we1", F_OK);
    if(ret == -1){
        printf("管道we1不存在,创建管道\n");
        // 创建管道
        ret = mkfifo("we1", 0664);
        if(ret == -1){
            perror("mkfifo");
            exit(0);
        }
    }
    
    // 以只写方式打开自己创建的管道
    int fd_out = open("we1", O_WRONLY);
    if(fd_out == -1){
        perror("open_w1");
        exit(0);
    }
    
    // 以只读方式打开要连接的管道
    int fd_in = open("we2", O_RDONLY);
    if(fd_in == -1){
        perror("open_w2");
        exit(0);
    }
    // 开始读写数据
    while(1){  
        char buf_we1_out[1024] = {0};
        scanf("%s", buf_we1_out);
        write(fd_out, buf_we1_out, strlen(buf_we1_out));

        bzero(buf_we1_out, sizeof(buf_we1_out));
        int len = read(fd_in, buf_we1_out, sizeof(buf_we1_out));
        if(len == 0){
            printf("连接已经断开\n");
            exit(0);
        }
        printf("收到消息:%s\n", buf_we1_out);
    }

}

wechat2.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
// 被动方
int main(){
    // 判断是否管道存在
    int ret = access("we2", F_OK);
    if(ret == -1){
        printf("管道we2不存在,创建管道\n");
        // 创建管道
        ret = mkfifo("we2", 0664);
        if(ret == -1){
            perror("mkfifo");
            exit(0);
        }
    }
    // 以只读方式打开要连接的管道
    int fd_in = open("we1", O_RDONLY);
    if(fd_in == -1){
        perror("open_w1");
        exit(0);
    }

    // 以只写方式打开自己创建的管道
    int fd_out = open("we2", O_WRONLY);
    if(fd_out == -1){
        perror("open_w2");
        exit(0);
    }
    

    while(1){  
        char buf_we1_out[1024] = {0};
        int len = read(fd_in, buf_we1_out, sizeof(buf_we1_out));
        if(len == 0){
            printf("连接已经断开\n");
            exit(0);
        }
        printf("收到消息:%s\n", buf_we1_out);
        bzero(buf_we1_out, sizeof(buf_we1_out));
        scanf("%s", buf_we1_out);
        write(fd_out, buf_we1_out, strlen(buf_we1_out));
    }
}

效果图