C++进程间通信 匿名管道和命名管道

匿名管道适用于父子进程之间的简单通信，而命名管道则适用于无亲缘关系的进程之间的通信。

1. 匿名管道

匿名管道概述

匿名管道是用于在具有亲缘关系的进程（如父子进程）之间进行单向通信的简单方式。管道创建时包含两个文件描述符：一个用于读（读端），一个用于写（写端）。

匿名管道代码示例

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() 
{
    int pipefd[2];  // 用于保存管道文件描述符
    pid_t cpid;
    char buf;

    if (pipe(pipefd) == -1) 
    {  // 创建管道
        perror("pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    cpid = fork();  // 创建子进程
    if (cpid == -1) 
    {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (cpid == 0) 
    {  // 子进程
        close(pipefd[1]);  // 关闭写端
        while (read(pipefd[0], &buf, 1) > 0) 
        {
            write(STDOUT_FILENO, &buf, 1);  // 读取管道并输出到标准输出
        }
        write(STDOUT_FILENO, "\n", 1);
        close(pipefd[0]);  // 关闭读端
        _exit(EXIT_SUCCESS);

    } 
    else 
    {  // 父进程
        close(pipefd[0]);  // 关闭读端
        const char *msg = "Hello from parent process!";
        write(pipefd[1], msg, strlen(msg));  // 写入管道
        close(pipefd[1]);  // 关闭写端
        wait(NULL);  // 等待子进程结束
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
}

代码解释

1. 管道创建：pipe(pipefd)创建一个匿名管道，其中pipefd[0]是读端，pipefd[1]是写端。
2. 进程创建：fork()创建一个子进程。cpid在子进程中为0，在父进程中为子进程ID。
3. 子进程：
   • 关闭写端。
   • 读取管道数据并输出到标准输出。
   • 关闭读端并退出。
4. 父进程：
   • 关闭读端。
   • 将消息写入管道。
   • 关闭写端并等待子进程结束。

运行结果

Hello from parent process!

2. 命名管道

命名管道概述

命名管道（FIFO）是一种特殊的文件，可以用于无亲缘关系的进程之间进行双向通信。它通过在文件系统中创建一个命名管道文件进行通信。

命名管道代码示例

首先，创建一个命名管道文件：

mkfifo /tmp/myfifo

然后，编写两个程序，一个用于写入数据，另一个用于读取数据。

写入数据的程序（writer.cpp）

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() 
{
    const char *fifo = "/tmp/myfifo";
    int fd = open(fifo, O_WRONLY);  // 打开命名管道的写端
    if (fd == -1) 
    {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    const char *msg = "Hello from writer process!";
    write(fd, msg, strlen(msg));  // 写入数据到命名管道
    close(fd);  // 关闭管道
    return 0;
}

读取数据的程序（reader.cpp）

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() 
{
    const char *fifo = "/tmp/myfifo";
    char buf[128];
    int fd = open(fifo, O_RDONLY);  // 打开命名管道的读端
    if (fd == -1) 
    {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    ssize_t numBytes = read(fd, buf, sizeof(buf));  // 从管道读取数据
    if (numBytes > 0) 
    {
        buf[numBytes] = '\0';
        std::cout << "Received message: " << buf << std::endl;  // 输出读取的数据
    }
    close(fd);  // 关闭管道
    return 0;
}

代码解释

1. 创建命名管道文件：通过mkfifo命令在文件系统中创建一个命名管道文件。
2. 写入数据的程序（writer.cpp）：
   • 打开命名管道的写端。
   • 将消息写入管道。
   • 关闭管道。
3. 读取数据的程序（reader.cpp）：
   • 打开命名管道的读端。
   • 从管道读取数据。
   • 输出读取的数据。
   • 关闭管道。

运行步骤

1. 在终端中创建命名管道文件：

   mkfifo /tmp/myfifo
   

2. 分别编译writer.cpp和reader.cpp：

   g++ writer.cpp -o writer
   g++ reader.cpp -o reader
   

3. 打开两个终端，在第一个终端运行读取程序：

   ./reader
   

4. 在第二个终端运行写入程序：

   ./writer
   

运行结果

第一个终端（运行读取程序）输出：

Received message: Hello from writer process!