进程间通信----管道篇

目录

一丶  无名管道

1.  特点

2.  读写特性

3.  函数接口

二丶有名管道

1.特点：

2.函数接口

3. 读写特性

一丶  无名管道

1.  特点

        1.  只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信
        2.  半双工的通信模式，具有固定的读端和写端
        3.  管道可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写可以使用文件IO如read、write函数.
        4.  管道是基于文件描述符的通信方式。当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符fd[0]和fd[1]。其中fd[0]固定用于读管道，而fd[1]固定用于写管道。

2.  读写特性

1.  当管道中无数据时，读操作会阻塞；
        管道中无数据时，将写端关闭，读操作会立即返回

2.  管道中装满（管道大小64K）数据写阻塞，一旦有4k空间，写继续

3.  只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。否则，会导致管道破裂，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIGPIPE信号 (通常Broken pipe错误)。Broken pipe：管道破裂

3.  函数接口

int pipe(int fd[2])
功能：创建无名管道
参数：文件描述符 fd[0]：读端  fd[1]:写端 
返回值：成功 0
      失败 -1

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

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[65536] = "";
    int fd[2] = {0}; //fd[0]代表读端，fd[1]代表写端
    if (pipe(fd) < 0)
    {
        perror("pipe err");
        return -1;
    }
    printf("%d %d\n", fd[0], fd[1]);

    //结构类似队列，先进先出
    //1. 当管道中无数据时，读阻塞。
    // read(fd[0], buf, 32);
    // printf("%s\n", buf);

    //但是关闭写端就不一样了
    //当管道中有数据关闭写端可以读出数据，无数据时关闭写端读操作会立即返回。
    // write(fd[1], "hello", 5);
    // close(fd[1]);
    // read(fd[0], buf, 32);
    // printf("%s\n", buf);

    //2. 当管道中写满数据时，写阻塞，管道空间大小为64K
    // write(fd[1], buf, 65536);
    // printf("full!\n");
    //write(fd[1], "a", 1);  //当管道写满时不能再继续写了会阻塞

    //写满一次之后，当管道中至少有4K空间时(也就是读出4K)，才可以继续写，否则阻塞。
    // read(fd[0], buf, 4096); //换成4095后面再写就阻塞了，因为不到4K空间
    // write(fd[1], "a", 1);

    //3. 当读端关闭，往管道中写入数据无意义，会造成管道破裂，进程收到内核发送的SIGPIPE信号。
    close(fd[0]);
    write(fd[1], "a", 1);
    printf("read close\n");

    return 0;
}

提示：不需要加同步机制, 因为pipe无数据时读会阻塞。
先创建管道再fork，这样父子进程可以使用同一个无名管道。

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

int main(int argc, char const *argv[])
{
    pid_t pid;
    char buf[32] = "";
    int fd[2];
    if (pipe(fd) < 0)
    {
        perror("pipe err");
        return -1;
    }
    printf("%d %d\n", fd[0], fd[1]);

    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("fork err");
        return -1;
    }
    else if (pid == 0) //循环打印, quit结束
    {
        while (1)
        {
            read(fd[0], buf, 32); //读出管道中内容存入buf
            if (strcmp(buf, "quit") == 0)
                break;
            printf("%s\n", buf);//将buf内容打印到终端
        }
    }
    else //循环输入,quit结束
    {
        while (1)
        {
            scanf("%s", buf);
            write(fd[1], buf, 32); //把输入buf内容写入管道
            if (strcmp(buf, "quit") == 0)
                break;
        }
        wait(NULL);
    }

    return 0;
}

二丶有名管道

1.特点：

        1.  有名管道可以使互不相关的两个进程互相通信
        2.  有名管道可以通过路径名来指出，并且在文件系统中可见，但内容存放在内存中
        3.  进程通过文件IO操作有名管道
        4.  有名管道遵循先进先出规则
        5.  不支持如lseek() 操作

2.函数接口

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);
功能：创健有名管道
参数：filename：有名管道文件名
       mode：权限
返回值：成功：0        爱no
       失败：-1，并设置errno号

示例：

对于这种情况我并不希望它直接return输出，而是我们存在这个文件，我直接就继续向下执行就可以了

解决方案：

补充：

1.  当管道文件存在(报错提示file exists)时的处理方式：
        判断errno的值为EEXIST时，只是打印提示语句，if(errno == EEXIST)
2.  注意代码中出现errno，需要添加头文件#include <errno.h>

3. 读写特性

1.  只写方式，写阻塞(阻塞在打开文件的位置)，一直到另一个进程把读打开
2.  只读方式，读阻塞(阻塞在打开文件的位置)，一直到另一个进程把写打开
3.  可读可写，如果管道中没有数据，读阻塞

练习：两个进程实现通信，一个进程输入字符串，另一个进程打印数据，当输入quit时结束

gcc input.c -o in 输入字符串
gcc output.c -o out 打印数据
./in ./out

有名管道和无名管道的区别：