多进程通信（IPC）--匿名管道和命名管道

Unix进程之间的通信主要有四种：管道，共享内存，消息队列，套接字。

1、匿名管道

匿名管道是一种未命名的、单向管道，通常用来在一个父进程和一个子进程之间传输数据。匿名的管道只能实现本地机器上两个进程间的通信，而不能实现跨网络的通信。使用pipes函数来创建管道：

int pipe(int filedes[2]);

该函数通过参数返回两个文件描述符，filedes[0] 用于读，filedes[1] 用于写，事实上，从 filedes[0] 中读出的数据即是向 filedes[1] 中写入的数据。
匿名管道比较简单，看一个例子，代码就不解释了

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

#define MAX_SIZE 20
#define SUB_COUNT 3
int main()
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

#define MAX_SIZE 20
#define SUB_COUNT 3
int main()
{
int fd[2];
char w_buf[MAX_SIZE] = {0};
char r_buf[MAX_SIZE] = {0};
pid_t pid;

if (pipe(fd) < 0)
printf("pipe error\n");

int i = 0;
for (; i < SUB_COUNT; ++i)
{
if ((pid = fork()) < 0)
{
printf("fork error\n");
}
else if (pid == 0)
{
close(fd[0]);
memset(w_buf, 0, sizeof(w_buf));
sprintf(w_buf, "%d", getpid());
int wc = write(fd[1], w_buf, MAX_SIZE);
exit(0);
}
else
{
memset(r_buf, 0, sizeof(r_buf));
int rd = read(fd[0], r_buf, MAX_SIZE*SUB_COUNT);
printf("sub = %d, selfpid = %d-->%s\n", pid, getpid(), r_buf);
}
}

exit(0);

return 0;
}

2、命名管道（FIFO）

FIFO不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。

具有如下属性

①与FIFO的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信；

②FIFO严格遵循先进先出（first in first out），对管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。

③读写类似文件操作，但不支持诸如lseek()等文件定位操作。

创建函数

int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)

该函数的第一个参数是一个普通的路径名，也就是创建后FIFO的名字。第二个参数与打开普通文件的open()函数中的mode 参数相同。如果mkfifo的第一个参数是一个已经存在的路径名时，会返回EEXIST错误，所以一般典型的调用代码首先会检查是否返回该错误，如果确实返回该错误，那么只要调用打开FIFO的函数就可以了。一般文件的I/O函数都可以用于FIFO，如close、read、write等。

先看代码

读的一端代码：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>

#define BUF_SIZE 128
int main(int argc, char *argv[])
{
char filename[50] = {0};
strcpy(filename, argv[1]);
char r_buf[BUF_SIZE] = {0};

//int fd = open(filename, O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
int fd = open(filename, O_RDONLY,0);
if (fd < 0)
{
printf("open error fd = %d\n", fd);
return 0;
}

while (1)
{
int wc = read(fd, r_buf, BUF_SIZE);
if (wc <= 0)
{
printf("read error\n");
break;
}
printf("read counts = %d, buf is %s \n", wc, r_buf);
}

return  0;
}

写的一端代码：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>

#define BUF_SIZE 128
int main(int argc, char *argv[])
{
char filename[50] = {0};
strcpy(filename, argv[1]);
char w_buf[BUF_SIZE] = {0};

if (mkfifo(filename, O_CREAT|O_EXCL) < 0 && errno != EEXIST)
printf("create %s error\n", filename);

//int fd = open(filename, O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);
int fd = open(filename, O_WRONLY);
if (fd < 0)
{
if(errno==ENXIO)
printf("open error; no reading process\n");
printf("open error fd = %d\n", fd);
return 0;
}
strcpy(w_buf, "fdslfl dfjdlfj");

int i = 0;
for (; i < 5; ++i)
{
char tem[BUF_SIZE] = {0};
sprintf(tem, "%s+%d", w_buf, i);
int wc = write(fd, tem, BUF_SIZE);
if (wc < 0)
{
printf("write error\n");
}
printf("write counts %d \n", wc);
}

return  0;
}

运行结果

写的一端：

write counts 128

write counts 128

write counts 128

write counts 128

write counts 128

读的一端：

read counts = 128, buf is fdslfl dfjdlfj+0

read counts = 128, buf is fdslfl dfjdlfj+1

read counts = 128, buf is fdslfl dfjdlfj+2

read counts = 128, buf is fdslfl dfjdlfj+3

read counts = 128, buf is fdslfl dfjdlfj+4

read error

分析代码：

①写的一端：先打开并创建一个命名管道，即存在磁盘的文件，查看文件有没有读写权限，可通过mkfifo -m 0644 fifo_server，修改权限，管道的写端打开管道可以设置成阻塞模式，即内核会检查有没有读的一端打开该管道，如果没有则一直阻塞。也可设置成非阻塞模式，即打开后就返回。

②读的一端：打开管道也有阻塞和非阻塞模式，阻塞模式下，需要内核检查到有写该管道的一端才返回，否则一直阻塞，非阻塞是open立即返回

③为了保证读端和写端没有出现缓存大小也引起取值错误，一般声明一个同样大小的缓冲区解决。