进程间通信学习笔记（有名管道和无名管道）

进程间通信方式：

• 无名管道(pipe)
• 有名管道(fifo)
• 信号(signal)
• 共享内存(mmap)
• 套接字(socket)

 无名管道：

        在内核里面开辟一片内存，进程1和进程2都可以通过这片内存进行通信

无名管道特点：

• 只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（比如父子进程、兄弟进程）
• 单工的通信模式，具有固定的读端和写端（只能一个进程写、一个进程读，不能反过来）
• 无名管道创建时会返回两个文件描述符，分别用于读写管道（一个进程只能用一个描述符，因为是单工通信）

无名管道创建-pipe

#include 
int pipe(int pfd[2]);

• 成功时返回0，失败时返回EOF
• pfd包含两个元素的整形数组，用来保存文件描述符
• pfd[0]用于读管道；pfd[1]用于写管道

示例代码：

#include 
#include 
#include 
int main()
{
    int pfd[2];
    int re;
    char buf[20] = {0};
    __pid_t pid;
    re = pipe(pfd);
    if(re < 0)
    {
        perror("pipe");
        return 0;
    }
    printf("%d,%d\n",pfd[0],pfd[1]);
    pid = fork();
    if(pid < 0)
    {
        perror("fork");
        return 0;
    }else if(pid == 0)//子进程
    {
        close(pfd[0]);
        while (1)
        {
            strcpy(buf,"hahahahhahah");
            write(pfd[1],buf,strlen(buf));
            sleep(1);
        }
    }else // 父进程
    {
        close(pfd[1]);
        while (1)
        {
            re = read(pfd[0],buf,20);
            if(re > 0)
            {
                printf("red pipe=%s\n",buf);
            }
        } 
    }
}

 运行结果：

创建两个子线程，两个子线程对管道就行写，一个父进程对管道进行读，示例代码：

#include 
#include 
#include 
int main()
{
    int pfd[2];
    int re,i;
    char buf[40] = {0};
    __pid_t pid;
    re = pipe(pfd);
    if(re < 0)
    {
        perror("pipe");
        return 0;
    }
    printf("%d,%d\n",pfd[0],pfd[1]);
    for(i = 0;i < 2;i++)
    {
        pid = fork();
        if(pid < 0)
        {
            perror("fork");
            return 0;
        }
        else if(pid > 0)// 父进程
        {
            
        }
        else //子进程
        {
            break; 
        }
    }
    if (i == 2)//父进程执行到这里
    {
        close(pfd[1]);
        while (1)
        {
            memset(buf,0,40);
            re = read(pfd[0],buf,20);
            if(re > 0)
            {
                printf("%s\n",buf);
            }
        }
        return 0;
    }
    if (i == 1)
    {
        close(pfd[0]);
        while (1)
        {
            strcpy(buf,"this is 2 process");
            write(pfd[1],buf,strlen(buf));
            usleep(930000);
        }
        return 0;
    }
    if (i == 0)
    {
        close(pfd[0]);
        while (1)
        {
            strcpy(buf,"this is 1 process");
            write(pfd[1],buf,strlen(buf));
            sleep(1);
        }
        return 0;
    }
}

 运行结果：

无名管道读写特性：

1.读管道：

（1）管道中有数据，read返回实际读到的字节数

（2）管道中无数据：

• 管道写端被全部关闭(就是读写全关闭)，read返回0（好像读到文件结尾）
• 写端没有全部被关闭(就是把读关闭，没有关闭写)，read阻塞等待（不就的将来可能有数据抵达，此时让出cpu）

2.写管道：

（1）管道读端全部被关闭(就是读写全关闭)，进程异常终止（也可以使用SIGPIPE信号，使进程不终止）

（2）管道读端没有全部关闭(就是把写关闭，没有关闭读)：

• 管道已满，write阻塞（管道是64k）
• 管道未满，write将数据写入，并返回实际写入的字节数

有名管道（fifo）特点：

• 有名管道可以使非亲缘的两个进程互相通信
• 通过路径名称来操作，在文件系统中可见，但内容存放在内存中（不是磁盘文件）
• 文件IO来操作有名管道
• 遵循先进先出规则
• 不支持leek操作
• 单工读写

有名管道创建-mkfifo：

#include 
#include 
int mkfifo(const char *path,mode_t mode);

• 成功时返回0，失败时返回EOF
• path创建的管道文件路径
• mode管道文件的权限，如666

示例代码：

向文件写：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main()
{
    int re;
    int fd;
    char buf[32];
    re = mkfifo("./myfifo",0666);
    if (re < 0)
    {
        perror("mkfifo");
        // return 0;
    }
    fd = open("./myfifo",O_WRONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open");
        return 0;
    }
    while (1)
    {
        fgets(buf,32,stdin);
        write(fd,buf,strlen(buf));
    }
}

 向文件读：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main()
{
    int re;
    int fd;
    char buf[32];
    fd = open("./myfifo",O_RDONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open");
        // return 0;
    }
    while (1)
    {
        re = read(fd,buf,32);
        if (re > 0)
        {
            printf("read fifo=%s\n",buf);
        }
        else
        {
            exit(0);
        }
    }
}

运行结果：

open函数四种状态

open(const char *path,O_RDONLY);

open(const char *path,O_RDONLY|O_NONBLOCK);

open(const char *path,O_WRONLY);

open(const char *path,O_WRONLY|O_NONBLOCK); 

 注意事项：

1. 就是程序不能以O_RDWR(读写)模式打开FIFO文件进行读写操作，而其行为也未明确定义，因为如一个管道以读/写方式打开，进程可以读回自己的输出，同时我们通常使用FIFO只是为了单向的传递数据
2. 第二个参数中的选项O_NONBLOCK，选项O_NONBLOCK表示非阻塞，加上这个选项后，表示open调用是非阻塞的，如果没有这个选项，则表示open调用是阻塞的
3. 对于以只读方式（O_RDONLY）打开的FIFO文件，如果open调用是阻塞的（即第二个参数为O_RDONLY），除非有一个进程以写方式打开同一个FIFO，否则它不会返回；如果open调用是非阻塞的（即第二个参数为O_RDONLY|O_NONBLOCK），则即使没有其他进程以写方式打开同一个FIFO文件，open调用将成功并立即返回。但如果没有其他进程以只读方式打开同一个FIFO文件，open调用将返回-1，并且FIFO也不会被打开
4. 数据完整性，如果有多个进程写同一个管道，使用O_WRONLY方式打开管道，如果写入的数据长度小于等于PIPE_BUF（4K），那么或者写入全部字节，或者一个字节都不写入，系统就可以确保数据绝不会交错在一起。