进程通信--无名管道

一.进程间通信：基于每一个进程都有自己的用户地址空间，任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到。所以为了解决这种问题，引入进程间的相互通信，进程之间要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区进程A把数据从用户空间拷到内核缓冲区，再由进程B从内核缓冲区中读取数据，由内核提供的这种机制称为进程间的通信---IPC(InterProcess Communication)。下图为简单的示意图。



二.无名管道

1.父进程调用pipe开辟管道，得到两个文件描述符指向管道的两端。

2.父进程调用fork创建子进程，同时子进程也会有两个文件描述符只想同一个管道。

3.父进程关闭管道读断，子进程关闭管道写断。父进程可以往管道里面写，子进程可以从管道里面读，管道是采用环形队列实现，数据从写断流入从读端流出，这样就实现了进程间的通信。



4.实现代码

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

int main()
{
int fd_pipe[2];
if(pipe(fd_pipe) < 0)
{
printf("errno:%d,strerror:%s\n",errno,strerror(errno));
}

pid_t id = fork();
if(id < 0)
{
printf("error!\n");
}
else if(id == 0) //child
{
close(fd_pipe[0]);//读端关闭
const char* msg = "hello hacker!";
int count = 5;
while(count-- >= 0)
{
write(fd_pipe[1],msg,strlen(msg));
sleep(1);
}
}
else   //father
{
close(fd_pipe[1]);//写端关闭

char buf[1024];
memset(buf,'\0',sizeof(buf));

int count = 5;
while(count-- > 0)
{
memset(buf,'\0',sizeof(buf));
read(fd_pipe[0],buf,sizeof(buf)-1);
printf("child->father: %s\n",buf);
}

pid_t ret = waitpid(id,NULL,0);
if(ret > 0)
{
printf("wait success,%d\n",ret);
}
else
{
printf("wait failed,%d\n",ret);
}
}
return 0;
}

测试结果：



5.无名管道通信特点

1).单向通信

2).用于有“血缘”关系的进程---父子进程中间

3).流式服务--可任意字节发送和接收

4).生命周期--随进程的消亡而消亡

5).提供同步和互斥功能

6.无名管道的四种情况

1).如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了(管道写端的引用计数等于0),而仍然有进程从管道的读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会返回0,就像 读到文件末尾一样。

2).如果有指向管道写端的文件描述符没关闭(管道写端的引用计数大于0),而持有管道写 端的进程也没有向管道中写数据,这时有进程从管道读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会阻塞,直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。

3).如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了(管道读端的引用计数等于0),这时有进程向管道的写端write,那么该进程会收到信号SIGPIPE,通常会导致进程异常终止。

4).如果有指向管道读端的文件描述符没关闭(管道读端的引用计数大于0),而持有管道读端的进程也没有从管道中读数据,这时有进程向管道写端写数据,那么在管道被写满时再次write会阻塞,直到管道中有空位置了才写入数据并返回。

以上就是本人在学习过程中的一些经验总结。当然，本人能力有限，难免会有纰漏，希望大家可以指正。