进程通信-管道 read & write

管道相关的关键概念

管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一，具有以下特点：

• 管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道；
• 只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）；
• 单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。
• 数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

管道的创建：

#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2])

该函数创建的管道的两端处于一个进程中间，在实际应用中没有太大意义，因此，一个进程在由pipe()创建管道后，一般再fork一个子进程，然后 通过管道实现父子进程间的通信（因此也不难推出，只要两个进程中存在亲缘关系，这里的亲缘关系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式来进行通信）。

管道的读写规则：

管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述，需要注意的是，管道的两端是固定了任务的。即一端只能用于读，由描述字fd[0]表示，称 其为管道读端；另一端则只能用于写，由描述字fd[1]来表示，称其为管道写端。如果试图从管道写端读取数据，或者向管道读端写入数据都将导致错误发生。 一般文件的I/O函数都可以用于管道，如close、read、write等等。

从管道中读取数据：

• 如果管道的写端不存在，则认为已经读到了数据的末尾，读函数返回的读出字节数为0；
• 当管道的写端存在时，如果请求的字节数目大于PIPE_BUF，则返回管道中现有的数据字节数，如果请求的字节数目不大于PIPE_BUF，则返 回管道中现有数据字节数（此时，管道中数据量小于请求的数据量）；或者返回请求的字节数（此时，管道中数据量不小于请求的数据量）。注： （PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定义，不同的内核版本可能会有所不同。Posix.1要求PIPE_BUF至少为 512字节，red hat 7.2中为4096）。

向管道中写入数据：

• 向管道中写入数据时，linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据。如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操作将一直阻塞。 
• 管道中的读端关闭，此时向管道写入数据的进程将收到内核传来的SIFPIPE信号，应用程序可以处理该信号，也可以忽略（默认动作则是应用程序终止）。

验证当管道中父进程没有写入数据时，而子进程使用read读管道中的数据时，read将一直阻塞，等待管道中写入数据

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>

int main(void){
	int fd[2];
	pid_t cpid;
	char readBuf[100];

	if(pipe(fd) == -1){
		perror("pipe");
		exit(-1);
	}
	cpid = fork();
	if(cpid < 0){
		perror("fork");
		exit(-1);
	}
	
	if(cpid > 0){
		close(fd[0]);
		sleep(5);//父进程等待不写入数据
		int wnu=write(fd[1],"the message from parent process.\n",33);
		printf("parent write number:%d\n",wnu);
		close(fd[1]);
		wait(NULL);
		exit(0);	
	}

	close(fd[1]);
	memset(readBuf,0,sizeof(readBuf));
	int rnu=read(fd[0],readBuf,100);//read是阻塞操作，没有数据等待，
				        //所以在子父进程中不担心竞争问题
	printf("read number:%d\n",rnu);
	printf("child process receive:\n%s\n",readBuf);
	close(fd[0]);

	_exit(0);

}