一.无名管道(pipe)
目录
1.1 无名管道概述
1.1.1无名管道特点
1.2 无名管道的创建
1.3 无名管道实现进程间通信
1.3.1无名管道在父子进程之间的通信
1.3.2无名管道的读写规律
1.1 无名管道概述
无名管道是进程间通信的一种方式，适用于在同一台计算机上的父子进程或兄弟进程之间进行通信。无名管道是一种特殊类型的文件，在应用层体现为两个打开的文件描述符。
任何一个进程在创建的时候，系统都会 给他分配4G的虚拟内存，分为3G的用户空间和1G 的内核空间，内核空间是所有进程公有的，无名管道就是创建在内核空间的，多个进程知道 同一个无名管道的空间，就可以利用他来进行通信 无名管道虽然是在内核空间创建的，但是会给当前用户进程两个文件描述符，一个负责执行 读fd[0]操作，一个负责执行写fd[1]操作。
1.1.1无名管道特点
管道是最古老的 UNIX IPC 方式，其特点是:
1、半双工，数据在同一时刻只能在一个方向上流动。
2、数据只能从管道的一端写入，从另一端读出。
3、写入管道中的数据遵循先入先出的规则。
4、管道所传送的数据是无格式的，这要求管道的读出方与写入方必须事先约定好数据的格式，如多少字节算一个 消息等。
5、管道不是普通的文件，不属于某个文件系统，其只存在于内存中。
6、管道在内存中对应一个缓冲区，不同的系统其大小不一定相同。
7、从管道读数据是一次性操作，数据一旦被读走，它就从管道中被抛弃，释放空间以便写更多的数据。
8、管道没有名字，只能在具有公共祖先的进程之间使用。
1.2 无名管道的创建
man pipe
#include
int pipe(int pipefd[2]);
功能：创建一个无名管道，返回两个文件描述符负责对管道进行读写操作
参数：
pipe fd：int型数组的首地址，里面有两个元素。
pipefd[0] 负责对管道执行读操作 ，pipefd[1] 负责对管道执行写操作。
返回值：成功：0 ， 失败：‐1
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char const *argv[])
{
//使用pipe创建一个无名管道
int fd_pipe[2];
if(pipe(fd_pipe) == -1)
{
perror("fail to pipe");
exit(1);
}
printf("fd_pipe[0] = %d\n", fd_pipe[0]);
printf("fd_pipe[1] = %d\n", fd_pipe[1]);
//对无名管道执行读写操作
//由于无名管道给当前用户进程两个文件描述符，所以只要操作这两个文件
//描述符就可以操作无名管道，所以通过文件IO中的read和write函数对无名管道进行操作
//通过write函数向无名管道中写入数据
//fd_pipe[1]负责执行写操作
//如果管道中有数据，再次写入的数据会放在之前数据的后面，不会把之前的数据替换
if(write(fd_pipe[1], "hello world", 11) == -1)
{
perror("fail to write");
exit(1);
}
write(fd_pipe[1], "nihao beijing", strlen("nihao beijing")+1);
//通过read函数从无名管道中读取数据
//fd_pipe[0]负责执行读操作
//读取数据时，直接从管道中读取指定个数的数据，如果管道中没有数据了，则read函数会阻塞等待
char buf[32] = "";
ssize_t bytes;
if((bytes = read(fd_pipe[0], buf, 20)) == -1)
{
perror("fail to read");
exit(1);
}
printf("buf = [%s]\n", buf);
printf("bytes = %ld\n", bytes);
bytes = read(fd_pipe[0], buf, sizeof(buf));
printf("buf = [%s]\n", buf);
printf("bytes = %ld\n", bytes);
bytes = read(fd_pipe[0], buf, sizeof(buf));
printf("buf = [%s]\n", buf);
printf("bytes = %ld\n", bytes);
return 0;
}
1.3 无名管道实现进程间通信
1.3.1无名管道在父子进程之间的通信
注意： 利用无名管道实现进程间的通信，都是父进程创建无名管道，然后再创建子进程，子进程继承父进程的无名 管道的文件描述符，然后父子进程通过读写无名管道实现通信 从管道中读数据的特点。
#include
#include
#include
#include
//使用无名管道实现父子进程间的通信
//由于无名管道创建之后给当前进程两个文件描述符，所以如果是完全不相关的进程
//无法获取同一个无名管道的文件描述符，所以无名管道只能在具有亲缘关系的进程间通信
int main(int argc, char const *argv[])
{
//创建一个无名管道
int pipefd[2];
if(pipe(pipefd) == -1)
{
perror("fail to pipe");
exit(1);
}
//使用fork函数创建子进程
pid_t pid;
if((pid = fork()) < 0)
{
perror("fail to fork");
exit(1);
}
else if(pid > 0) // 父进程
{
//父进程负责给子进程发送数据
char buf[128] = {};
while(1)
{
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
if(write(pipefd[1], buf, sizeof(buf)) == -1)
{
perror("fail to write");
exit(1);
}
}
}
else //子进程
{
//子进程接收父进程的数据
char buf[128] = "";
while(1)
{
if(read(pipefd[0], buf, sizeof(buf)) == -1)
{
perror("fail to read");
exit(1);
}
printf("from parent: %s\n", buf);
}
}
return 0;
} 
1.3.2无名管道的读写规律
1、默认用 read 函数从管道中读数据是阻塞的。
2、调用 write 函数向管道里写数据，当缓冲区已满时 write 也会阻塞。
3、通信过程中，读端口全部关闭后，写进程向管道内写数据时，写进程会（收到 SIGPIPE 信号）退出。 编程时可通过 fcntl 函数设置文件的阻塞特性。
设置为阻塞： fcntl(fd, F_SETFL, 0);
设置为非阻塞： fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
read.c：读写端都存在，只读不写
#include
#include
#include
int main(int argc, char const *argv[])
{
int pipefd[2];
if(pipe(pipefd) == -1)
{
perror("fail to pipe");
exit(1);
}
//读写端都存在，只读不写
//如果管道中有数据，会正常读取数据
//如果管道中没有数据，则读操作会阻塞等待，直到有数据为止
write(pipefd[1], "hello world", 11);
char buf[128] = "";
if(read(pipefd[0], buf, sizeof(buf)) == -1)
{
perror("fail to read");
exit(1);
}
printf("buf = %s\n", buf);
if(read(pipefd[0], buf, sizeof(buf)) == -1)
{
perror("fail to read");
exit(1);
}
printf("buf = %s\n", buf);
return 0;
} write.c：读写端都存在，只写不读
#include
#include
#include
int main(int argc, char const *argv[])
{
int pipefd[2];
if(pipe(pipefd) == -1)
{
perror("fail to pipe");
exit(1);
}
//读写端都存在，只写不读
//如果一直执行写操作，则无名管道对应的缓冲区会被写满，写满之后，write函数也会阻塞等待
//默认无名管道的缓冲区64K字节
int num = 0;
while(1)
{
if(write(pipefd[1], "6666", 1024) == -1)
{
perror("fail to write");
exit(1);
}
num++;
printf("num = %d\n", num);
}
return 0;
} onlyRead.c：只有读端，没有写端
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char const *argv[])
{
int pipefd[2];
if(pipe(pipefd) == -1)
{
perror("fail to pipe");
exit(1);
}
write(pipefd[1], "hello world",11);
//关闭写文件描述符，只有读端
//如果原本管道中有数据，则读操作正常读取数据
//如果管道中没有数据，则read函数会返回0
close(pipefd[1]);
char buf[128] = "";
ssize_t bytes;
if((bytes = read(pipefd[0], buf, sizeof(buf))) == -1)
{
perror("fail to read");
exit(1);
}
printf("bytes = %ld\n", bytes);
printf("buf = %s\n", buf);
//清除字符串中的内容
memset(buf, 0, sizeof(buf));
if((bytes = read(pipefd[0], buf, sizeof(buf))) == -1)
{
perror("fail to read");
exit(1);
}
printf("bytes = %ld\n", bytes);
printf("buf = %s\n", buf);
return 0;
} onlyWrite:只有写端，没有读端
#include
#include
#include
#include
void handler(int sig)
{
printf("SIGPIPE信号产生了，管道破裂了\n");
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
signal(SIGPIPE, handler);
int pipefd[2];
if(pipe(pipefd) == -1)
{
perror("fail to pipe");
exit(1);
}
//关闭写操作文件描述符，只有写端
//如果关闭读端，一旦执行写操作，就会产生一个信号SIGPIPE（管道破裂），
//这个信号的默认处理方式是退出进程
close(pipefd[0]);
int num = 0;
while(1)
{
if(write(pipefd[1], "hello world", 1024) == -1)
{
perror("fail to write");
exit(1);
}
num++;
printf("num = %d\n", num);
}
return 0;
}