【Linux】：进程间通信

一.基本概念

是什么

两个或多个进程实现数据层面的交互。

因为进程独立性的存在，导致进程间的通信成本比较高。

为什么

因为我们有多进程协同的需求。

怎么办

a.进程间通信的本质:必须让不同的进程看到同一份"资源"。
b.“资源”?特定形式的内存空间。
c.这个"资源"谁提供?一般是操作系统。
d.我们进程访问这个空间，进行通信，本质就是访问操作系统！进程代表的就是用户，“资源”从创建，使用(一般)，释放―–需要系统调用接口!一般操作系统会有一个独立的通信模块-隶属于文件系统-IPC通信模块。

二.简单的通信-管道(匿名管道)

管道是Unix中最古老的进程间通信的形式。 我们把从一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个“管道”。

1.建立通信信道

管道是一个文件-内存级文件。

1.管道文件与一般文件不同，一般文件存在于磁盘里，管道文件存在于内存里。也就是说管道文件不需要将修改内容从内存刷新缓冲区到磁盘，这是它的特点。

2.一般管道文件只能具有血缘关系的进程间通信。因为只有具有血缘关系才能继承同一份files_struct。

3.一个父进程在创建管道文件时不能只是以读或者写的方式，必须两者都有。操作系统会把这个文件打开两次，分别用来读和写。但操作系统实际上只想让两个进程进行单向通信，因为如果一个进程又在读又在写，很容易会造成数据混淆，为了避免麻烦，规定只能一个进程写，另一个进程读。

这个文件不需要有名字，inode…让操作系统区分。所以这种文件也被称为匿名管道。

2.通信接口

pipe的作用就是帮助我们以读和写打开文件。它的参数是一个输出型参数，它会把分别以读和写的文件的文件描述符通过参数带出，供用户使用。pipefd[0]一般用于读,pipefd[1]一般用于写。

模拟

makefile

testPipe:TestPipe.cpp
	g++ -o $@ $^ -std=c++11
.PHONY:clean
clean:
	rm -f testPipe

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TestPipe.cpp(一个简单的通信，子进程向父进程里写信息)

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

using namespace std;
#define N 2
#define NUM 1024

//子进程
void Write(int wfd)
{
  //任意写几个数据测试
  string s="hello,i am a child";
  pid_t id=getpid();
  int num=0;

  char buffer[NUM];
  while(1)
  {
    snprintf(buffer,sizeof(buffer),"%s-%d-%d\n",s.c_str(),id,num++);//将数据都变成字符存在buffer里
    
    //把数据写入管道
    write(wfd,buffer,strlen(buffer));
    sleep(1);
  }
}

//父进程
void Read(int rfd)
{
  char buffer[NUM]={0};
  while(1)
  {
    ssize_t n=read(rfd,buffer,sizeof(buffer));
    if(n>0)
    {
      cout<<buffer<<endl;
    }
    else if(n==0) break;
  }
  
}

int main()
{
  int pipefd[N]={0};
  //创建管道
  int n=pipe(pipefd);
  //判断是否创建成功
  if(n<0) return 1;
  
  //创建子进程
  pid_t id=fork();
  if(id<0) return 2;
  if(id==0)
  {
    //子进程
    //关闭读功能
    close(pipefd[0]);

    //IPC code
    Write(pipefd[1]);

    //退出
    close(pipefd[1]);
    exit(0);
  }
  //父进程
  //关闭写功能
  close(pipefd[1]);

  //IPC code
  Read(pipefd[0]);
  //退出

  //回收子进程
  pid_t rid=waitpid(id,nullptr,0);
  if(rid<0) return 3;
  close(pipefd[0]);
  return 0;
}
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管道的4中情况:
1.读写端正常，管道如果为空，读端就要阻塞 2读写端正常，管道如果被写满，写端就要阻塞 3．读端正常读，写端关闭，读端就会读到0，表明读到了文件(pipe)结尾，不会被阻塞
4,写端正常写入，读端被关闭。操作系统就要杀掉正在写入的进程。如何干掉？通过信号杀掉。

管道的特征:
1.具有血缘关系的进程进行进程间通信。
2.管道只能单向通信。
3.父子进程是会进程协同的，同步与互斥的—保护管道文件的数据安全 4．管道是面向字节流的。
5．管道是基于文件的，而文件的生命周期是随进程的！

三.命名管道

很明显上面的匿名管道只使用于具有血缘关系的通信是远远不够的，为了解决这个问题，又有了命名管道的概念。

如果我们想在不相关的进程之间交换数据，可以使用FIFO文件来做这项工作，它经常被称为命名管道。
命名管道是一种特殊类型的文件。

1.mkfifo

创建一个命名管道命名为myfifo