Linux进程线程学习笔记：进程间通信之 管道

中秋和国庆长假连起来耍了19天，平时学的点东西都快全忘了，那么赶紧补习下Linux吧。

所谓“进程间通信（IPC，inter－process communication）”，按照其目的讲就是让进程之间能够“共享数据”，“传输数据”，“事件通知”，“进程通知”等，我所知道的一共有“管道” “信号” “消息(报文)” “共享内存” “套接字” 这几种方式，我们会挨个挨个说，今天就说说管道。

所谓管道嘛，顾名思义类似于我们生活中的水管，只不过其中流动的是“数据”或者说一个一个字节，只能单向流动的我们称为“半双工”，能双向流动的称为“全双工”，其有两个端点，数据流入的那一端称为“写端”，反之则称为“读端”，这两个端点实际上是两个“描述字”。这样的管道可以连接在两个进程之间，成为数据传输的通道。

按照是否有名字，管道分为“未命名管道”也就是你经常看到的pipe，以及“有名管道”也就是你经常看到的FIFO（first in first out, 和数据结构中的FIFO一样，其也是按照“先进先出”的法则传输数据）。

 

1，pipe

pipe一词虽然是“管道”二字的英文翻译，但在这里其不是管道的统称，而是一种最基本和简单的管道形式：未命名管道。由于其没有名字(或者说id之类的)，所以其无法在两个毫无干系的两个进程间使用。试想一下，进程A创建了一个管道，进程B无法去找到该管道并使用它，因为没有任何可拿去查找的凭据，连名字都没有... 但在一种特殊情况下其是有用的，如下图，假设进程A创建了一个管道：

  


其中的箭头代表数据写入和读出，很明显，进程A可以从管道的写端将数据写入，然后再从读端读出，但这似乎没有什么意义。

但，如果在管道建立以后，我们将进程A进行一次fork()，有意思的事情发生了， 子进程会复制父进程的大部分信息，这些信息里当然包含了代表了管道读端和写端的两个“描述字”（但管道仍然只有一份，就像被两个进程读写的某个硬盘文件只有一份一样），所以其就演变成下图这个样子：



 如果此时，我们将上图中左上角以及右下角的两个箭头抛弃掉(相当于是说将这两个箭头所对应的描述字关闭), 那么就如下所示咯：

  


哈，注意到了吗？我们建立了一个从进程A流向进程B的数据通道。

 

那么，将上述过程写成代码的形式就很简单了。

首先是 int pipe(int f[2]) 这个函数，其需要头文件<unistd.h>，这个函数将创建一个未命名管道，并将管道的读端描述字包含在f[0]中，将写端描述字放在f[1]中，然后你就可以像利用普通文件描述字一样来读写数据了。

然后是fork函数，不多讲，不了解的同学一定要先搞清楚了，比如看这篇文章。

再次是int close(int fd) 函数， 其需要头文件<unistd.h>，其用于关闭指定的文件描述字。

最后是write和read函数， 其需要头文件<unistd.h>，用于读写数据。

OK，上代码：



#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#define BUFF_SZ 256

int main()

{

    printf("app start...\n");

    

    pid_t          pid;

    int            pipe_fd[2];

    char           buf[BUFF_SZ];

    const char     data[] = "hi, this is the test data";

    int            bytes_read;

    int            bytes_write;

    

    //clear buffer, all bytes as 0
    memset(buf, 0, sizeof(buf));

    

    //creat pipe
    if(pipe(pipe_fd) < 0)

    {

        printf("[ERROR] can not create pipe\n");

        exit(1);

    }

    

    

    //fork an new process
    if(0 == (pid=fork()))

    {

        //close the write-point of pipe in child process
        close(pipe_fd[1]);

        

        //read bytes from read-point of pipe in child process
        if((bytes_read = read(pipe_fd[0], buf, BUFF_SZ)) > 0)

        {

            printf("%d bytes read from pipe : '%s'\n", bytes_read, buf);

        }

        

        //close read-point of pipe in child process
        close(pipe_fd[0]);

        exit(0);

    }

    

    

    //close read-point of pipe in parent process
    close(pipe_fd[0]);

    

    //write bytes to write-point of pipe in parent process
    if((bytes_write = write(pipe_fd[1], data, strlen(data))))

    {

        printf("%d bytes wrote to pipe : '%s'\n", bytes_write, data);

    }

    

    //close write-point of pipe in parent process
    close(pipe_fd[1]);

    

    //wait child process exit
    waitpid(pid, NULL, 0);

    

    printf("app end\n");

    

    return 0;

}