【Linux】管道实现进程间通信

一. 进程间通信(IPC)

　　我们知道进程之间都是相互独立的，任何一个进程的全局变量在另一个进程中是看不到的，如果进程之间需要交换数据就要通过内核。进程间通信(InterProcess Communication)的本质就是让两个进程看到共同的资源。

进程间通信的目的

数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程

资源共享：多个进程之间共享同样的资源

通知事件：一个进程需要向另一个进程发送消息，通知其发生了某种事情（比如进程终止父进程告诉子进程）

进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行，此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，能够及时知道它的状态改变。

进程间通信的分类

管道：匿名管道，命名管道

System V IPC:消息队列，共享内存，信号量

POSIX IPC：消息队列，共享内存，信号量，互斥量，读写锁，条件变量

二. 管道(pipe)

　　我们把一个进程连接到另一个进程的一个数据流称之为管道，是Unix中最古老的进程间通信形式。我们可以分为匿名管道和命名管道。

1. 匿名管道

特点：

只能用于具有血缘关系的进程之间通信

生命周期随进程，进程退出，管道释放

管道是半双工的，数据只能从一个方向传输

管道是基于字节流的

管道是自带同步机制的，在保证数据安全的前提下，按照特定顺序访问临界资源

函数原型

#include <unisted>
int pipe(int fd[2]);

功能：创建一个匿名管道

参数：fd文件描述符数组，其中fd[0]表示读，fd[1]表示写

返回值：成功返回0，失败返回错误代码

例子

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

int main()
{
int fd[2]={0};
if(pipe(fd)==-1)
{
perror("pipe");
return 1;
}

pid_t pid;
pid=fork();
if(pid==-1)
{
perror("fork");
return 2;
}

if(pid==0)
{
//child
close(fd[0]);
int a=5;
char *buf="Hello, I am your child";
while(a--)
{
write(fd[1], buf, strlen(buf));
sleep(1);
}
}
else
{
//Parent
close(fd[1]);
while(1)
{
char buf[1024]={0};
ssize_t s = read(fd[0], buf, sizeof(buf)-1);
buf[s]=0;
if(s>0)
{
printf("Parent: %s\n", buf);
}
else if(s==0)
{
printf("quit\n");
break;
}else
{
perror("read");
return 3;
}
}
}
return 0;
}

如果写端的文件描述符关闭，那么读端一直读到文件结尾返回0；

如果写端的文件描述符没有关闭并且写端不写数据，那么读端读完一直等待；

如果写端一直写数据，读端不读，那么写端写满一直等待直到开始读数据；

如果写端一直写数据，读端不读并且关闭文件描述符，那么系统会结束掉写的进程。

2.命名管道

特点：

命名管道是一种特殊类型的文件

命名管道可以用于不具有血缘关系的进程

除此之外与匿名管道基本相似

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

功能：创建命名管道

参数：pathname表示管道文件路径，mode表示文件权限

返回值：成功返回0，失败返回-1，错误原因存于errno中

例子

client.c

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<string.h>
int main()
{
int fd = open("mypipe", O_WRONLY);
if(fd < 0)
{
perror("open");
return 1;
}
char buf[1024] = {0};
while(1)
{
printf("Please Enter # ");
fflush(stdout);
ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf)-1);
if(s > 0)
{
buf[s] = 0;
write(fd, buf, strlen(buf));
}
else if(s == 0)
{
printf("read finish");
return 0;
}
else
{
perror("read");
return 2;
}
}
close(fd);
return 0;
}

server.c

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

int main()
{
umask(0);
if(mkfifo("mypipe", 0644) < 0)
{
perror("mkfifo");
return 1;
}
int
b607
fd = open("mypipe", O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
perror("open");
return 2;
}

char buf[1024] = {0};
while(1)
{
printf("Please wait...\n");
ssize_t s = read(fd, buf, sizeof(buf)-1);
if(s < 0)
{
perror("read");
return 3;
}
else if(s == 0)
{
printf("client is quit\n");
return 0;
}
else
{
buf[s-1] = 0;//为了去掉输入时的换行符，所以才s-1
printf("client says # %s\n", buf);
}
}
close(fd);
return 0;
}