linux C 语言开发 (九) 进程间通讯--管道
文章的目的为了记录使用C语言进行linux 开发学习的经历。开发流程和要点有些记忆模糊，赶紧记录，防止忘记。
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内容：讲述进程间的IPC通讯，匿名管道和有名管道。IPC通讯对比文件读写，最简单的理解就是
目录：
1.IPC通讯
2.匿名管道
3.有名管道
一、IPC通讯--管道
Linux 提供了多种专门为 IPC 设计的机制，它们主要在内存中进行操作，速度极快，并提供了良好的同步和互斥机制。主要可以分为以下几类：
1. 基于通信的 IPC (用于交换数据)
这类机制关注于进程间的数据流动。
管道 (Pipe): 最基本的 IPC。分为匿名管道（用于有亲缘关系的进程，如父子进程）和命名管道 (FIFO)（用于无亲缘关系的进程）。数据是单向流动的字节流。
消息队列 (Message Queue): 消息的链表，存放在内核中。进程可以向队列中添加消息或读取消息。每个消息是一个数据块，有特定的类型，比管道更有结构。
信号 (Signal): 一种异步通知机制，用于通知进程某个事件已经发生（如 Ctrl+C 发送 SIGINT）。它携带的信息量很小（只有一个信号编号），主要用于控制，而非数据传输。
套接字 (Socket): 功能最强大、最通用的 IPC 机制，不仅可以用于同一台主机的进程间通信（Unix Domain Socket），还可以用于网络上的不同主机间的通信。TCP/IP socket 就是最著名的例子。
二、匿名管道
无名管道是最古老的进程通信方式， 有如下两个特点：
1. 只能用于有关联的进程间数据交互， 如父子进程， 兄弟进程， 子孙进程， 在目录中看不到文件节点， 读写文件描述符存在一个 int 型数组中。
2. 只能单向传输数据， 即管道创建好后， 一个进程只能进行读操作， 另一个进程只能进行写操作，读出来字节顺序和写入的顺序一样。
| 函数 | int pipe(int pipefd[2]) |
| 头文件 | #include <unistd.h> |
| 参数 pipefd[2] | 一个 int 型数组， 表示管道的文件描述符， pipefd[0]为读， pipefd[1]为写， 如下图所示： |
| 返回值 | 成功返回 0， 失败返回-1 |
| 功能 | 创建无名管道 |
无名管道使用步骤：
1. 调用 pipe()创建无名管道；
2. fork()创建子进程， 一个进程读， 使用 read()， 一个进程写， 使用 write()。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int main(void)
{
char buf[32] = {0};
pid_t pid;
// 定义一个变量来保存文件描述符
// 因为一个读端， 一个写端， 所以数量为 2 个
int fd[2];
// 创建无名管道
pipe(fd);
printf("fd[0] is %d\n", fd[0]);
printf("fd[2] is %d\n", fd[1]);
// 创建进程
pid = fork();
if (pid < 0)
{
printf("error\n");
} i
f (pid > 0)
{
int status;
close(fd[0]);
write(fd[1], "hello", 5);
close(fd[1]);
wait(&status);
exit(0);
} i
f (pid == 0)
{
close(fd[1]);
read(fd[0], buf, 32);
printf("buf is %s\n", buf);
close(fd[0]);
exit(0);
}
return 0;
}演示效果
三、有名管道
有名管道中可以很好地解决在无关进程间数据交换的要求， 并且由于它们是存在于文件系统中的， 这也提供了一种比匿名管道更持久稳定的通信办法。 有名管道在一些专业书籍中叫做命名管道， 它的特点是1.可以使无关联的进程通过 fifo 文件描述符进行数据传递； 2.单向传输有一个写入端和一个读出端， 操作方式和无名管道相同。
函数详解如下所示：
| 函数 | int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode) |
| 头文件 | #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> |
| 参数 pathname | 有名管道的路径和名称 |
| 参数 mode | 权限 |
| 返回值 | 成功返回 0， 失败返回-1 |
有名管道使用步骤：
1. 使用 mkfifo()创建 fifo 文件描述符。
2. 打开管道文件描述符。
3. 通过读写文件描述符进行单向数据传输。
具体代码：
创建两个无关联的进程， 一个进程创建有名管道并写数据， 另一个进程通过管道读数据。输入以下命令创建管道文件， 并查看， 如下图所示：
mkfifo fifo
ls ls -alfifo_write.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char *argv[])
{int ret;char buf[32] = {0};int fd;if (argc < 2){printf("Usage:%s <fifo name> \n", argv[0]);return -1;} if (access(argv[1], F_OK) == 1){ret = mkfifo(argv[1], 0666);if (ret == -1){printf("mkfifo is error \n");return -2;} printf("mkfifo is ok \n");}fd = open(argv[1], O_WRONLY);while (1){sleep(1);write(fd, "hello", 5);} close(fd);return 0;
}fi fo_read.c：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char *argv[])
{char buf[32] = {0};int fd;if (argc < 2){printf("Usage:%s <fifo name> \n", argv[0]);return -1;} fd = open(argv[1], O_RDONLY);while (1){sleep(1);read(fd, buf, 32);printf("buf is %s\n", buf);memset(buf, 0, sizeof(buf));} close(fd);return 0;
}编译和演示效果
注意需要先mkfifo fifo,再便宜 fifo_read.c,fifo_write.c
