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一、按通信范围分类

1. 同一主机进程通信

   • 传统IPC方式：
     • 管道（无名管道、有名管道）
     • 信号（Signal）
   • System V IPC：
     • 共享内存（效率最高）
     • 消息队列
     • 信号量
   • POSIX IPC（较新标准）：
     • POSIX消息队列
     • POSIX信号量
     • POSIX共享内存

2. 跨主机进程通信

   • Socket网络通信

二、通信原理

• 进程空间独立，必须通过内核中转
• 内核在内核空间建立通信机制，用户空间通过系统调用访问

三、管道通信

1. 无名管道(Pipe)

特性：

• 半双工通信（数据单向流动）
• 仅用于亲缘关系进程（父子/兄弟进程）
• 数据遵循FIFO原则
• 最大容量64KB（可通过fcntl(fd, F_GETPIPE_SZ)查询）

解释：

    双工     ---发送和接收可以同时进行 --手机，电话
    半双工   ---发送端 和 接收端  同一个时刻之后有一个起效 ---对讲机 
    单工     ---发送端 接收端固定 --- 广播 

一、函数原型

#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]);

---

二、参数说明

• pipefd[2]：输出参数，用于接收两个文件描述符的数组
  • pipefd[0]：管道的读端（从该描述符读取数据）
  • pipefd[1]：管道的写端（向该描述符写入数据）

---

三、返回值

• 成功返回 0
• 失败返回 -1，并设置 errno：
  • EMFILE：进程打开的文件描述符过多
  • ENFILE：系统文件表已满
  • EFAULT：非法地址空间

---

四、基础用法示例

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include<string.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc, const char *argv[])
{int fd[2];int fd1[2];int ret = pipe(fd);ret = pipe(fd1);char buf[20] = {0};char buf1[1024] = {0};if(ret < 0){perror("pipe fail");return -1;}pid_t pid = fork();if(pid < 0){perror("fork fail");return -1;}if(pid > 0){close(fd[0]);close(fd1[1]);while(1){printf("f> ");fgets(buf,sizeof(buf),stdin);write(fd[1],buf,strlen(buf)+1);//加１是要保证输入的是字符串if(strncmp(buf,"quit",4) == 0){wait(NULL);exit(EXIT_SUCCESS);}read(fd1[0],buf1,sizeof(buf));printf("buf1 = %s\n",buf1);}}else if(pid == 0){close(fd[1]);close(fd1[0]);while(1){read(fd[0],buf,sizeof(buf));if(strncmp(buf,"quit",4) == 0){printf("child exit....\n");exit(EXIT_SUCCESS);}printf("buf = %s\n",buf);sprintf(buf1,"child %s",buf);write(fd1[1],buf1,strlen(buf1)+1);}}return 0;
}

---

五、关键特性说明

1. 数据流向

• 单向流动：数据从写端（pipefd[1]）流向读端（pipefd[0]）
• 半双工：同一时刻只能有一个方向的数据流

2. 原子性保证

• 当写入数据量 ≤ PIPE_BUF（POSIX 要求 ≥ 512字节）时，保证写入操作的原子性
• 可通过命令查看具体值：

  cat /proc/sys/fs/pipe-max-size  # 最大容量（默认 1MB）
  ulimit -a                       # 查看 PIPE_BUF 值（通常 4096）
  

3. 阻塞行为

场景	读端行为	写端行为
管道空 & 写端开放	阻塞等待数据	-
管道满 & 读端开放	-	阻塞直到有空间
所有读端关闭	-	触发 SIGPIPE 信号（默认终止进程）
所有写端关闭	read 返回 0（EOF）	-

四、mkfifo

一、函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

---

二、参数说明

• pathname：管道文件的路径（建议使用绝对路径）
• mode：文件权限（实际权限受 umask 影响，建议搭配 umask(0) 使用）

---

三、返回值

• 成功返回 0
• 失败返回 -1，并设置 errno：
  • EEXIST：文件已存在
  • ENOENT：路径不存在
  • EACCES：权限不足
  • ENOSPC：磁盘空间不足

---

四、基础用法示例

写入端代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
//./a.out fifo_A2B fifo_B2A
int main(int argc, const char *argv[])
{if (argc != 3){printf("Usage: %s <fifo_A2B> <fifo_B2A>\n",argv[0]);return -1;}if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST){perror("mkfifo fail");return -1;}if(mkfifo(argv[2],0666) < 0 && errno != EEXIST){perror("mkfifo fail");return -1;}int fd1 = open(argv[1],O_WRONLY);int fd2 = open(argv[2],O_RDONLY);if (fd1 < 0 || fd2 < 0){perror("open fail");return -1;}pid_t pid = fork();if (pid < 0){perror("fork fail");return -1;}char buf[1024];if (pid > 0){close(fd2);while (1){printf("> ");fgets(buf,sizeof(buf),stdin);buf[strlen(buf)-1] = '\0';write(fd1,buf,strlen(buf)+1);if (strncmp(buf,"quit",4) == 0){wait(NULL);printf("father exit......\n");exit(0);}}}else if (pid == 0){close(fd1);while (1){printf("c> ");read(fd2,buf,sizeof(buf));printf("%s \n",buf);if (strncmp(buf,"quit",4) == 0){printf("child exit......\n");exit(0);}}}return 0;
}

读取端代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>//./a.out fifo_A2B fifo_B2A
int main(int argc, const char *argv[])
{if (argc != 3){printf("Usage: %s <fifo_A2B> <fifo_B2A>\n",argv[0]);return -1;}if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST){perror("mkfifo fail");return -1;}if(mkfifo(argv[2],0666) < 0 && errno != EEXIST){perror("mkfifo fail");return -1;}int fd1 = open(argv[1],O_RDONLY);int fd2 = open(argv[2],O_WRONLY);if (fd1 < 0 || fd2 < 0){perror("open fail");return -1;}pid_t pid = fork();if (pid < 0){perror("fork fail");return -1;}char buf[1024];if (pid > 0){close(fd1);while (1){printf("> ");fgets(buf,sizeof(buf),stdin);buf[strlen(buf)-1] = '\0';write(fd2,buf,strlen(buf)+1);if (strncmp(buf,"quit",4) == 0){wait(NULL);printf("father exit......\n");exit(0);}}}else if (pid == 0){close(fd2);while (1){printf("c> ");read(fd1,buf,sizeof(buf));printf("%s \n",buf);if (strncmp(buf,"quit",4) == 0){printf("child exit......\n");exit(0);}}}return 0;
}

一、打开模式与阻塞关系表

打开方式	读端行为	写端行为	是否推荐使用
O_RDONLY	阻塞直到有写端打开	-	✅ 推荐
O_WRONLY	-	阻塞直到有读端打开	✅ 推荐
O_RDWR	立即返回（破坏FIFO语义）	立即返回（破坏FIFO语义）	❌ 禁止使用
`O_RDONLY	O_NONBLOCK`	立即返回（无数据返回0，需检查errno）	-
`O_WRONLY	O_NONBLOCK`	-	立即返回（无读端时返回ENXIO错误）

五、卸载管道unlink

一、函数原型

#include <unistd.h>
int unlink(const char *pathname);  // 正确拼写为 pathname

---

二、功能说明

1. 核心作用：

   • 删除文件系统中的一个目录项
   • 当文件引用计数归零时释放磁盘空间

2. 对FIFO的特殊行为：

   • 立即删除文件系统入口（文件不再可见）
   • 已打开的管道描述符仍可继续使用
   • 实际文件资源在所有进程关闭描述符后释放

---

三、参数说明

参数	说明
pathname	要删除的有名管道完整路径
	示例："/tmp/my_fifo"

---

四、返回值

返回值	说明
0	删除成功
-1	删除失败，可通过 errno 获取错误原因

---

五、错误处理

errno 值	触发场景	处理方法
EACCES	权限不足（文件/目录不可写）	检查文件权限或使用 sudo
ENOENT	文件不存在	先检查文件是否存在
EISDIR	路径是目录	改用 rmdir 删除目录
EBUSY	文件正在被使用（某些系统）	关闭所有进程的文件描述符

---

六、使用示例

1. 基础用法

const char *fifo_path = "/tmp/my_fifo";// 创建并删除管道
if (mkfifo(fifo_path, 0666) == -1) {perror("mkfifo error");exit(EXIT_FAILURE);
}// 使用管道...// 删除管道文件
if (unlink(fifo_path) == -1) {perror("unlink error");exit(EXIT_FAILURE);
}

2. 安全删除模式

#include <stdlib.h>
#include <signal.h>// 注册退出清理函数
void cleanup() {if (unlink("/tmp/my_fifo") == -1 && errno != ENOENT) {perror("cleanup error");}
}int main() {atexit(cleanup);  // 正常退出时调用signal(SIGTERM, cleanup);  // 捕获终止信号signal(SIGINT, cleanup);   // 捕获Ctrl+C// ...其他代码...
}

---

七、重要注意事项

1. 延迟释放机制：

   int fd = open("/tmp/fifo", O_RDONLY);
   unlink("/tmp/fifo");  // 立即删除文件系统入口
   read(fd, buf, size);  // 仍然可以正常读取数据
   close(fd);            // 此时真正释放资源
   

2. 多进程场景：

   • 建议由最后退出的进程执行删除
   • 可使用文件锁协调删除操作：

     flock(fd, LOCK_EX);
     unlink(path);
     flock(fd, LOCK_UN);
     

3. 临时文件最佳实践：

   // 创建临时管道（自动删除）
   char tmp_path[] = "/tmp/fifo_XXXXXX";
   mktemp(tmp_path);         // 生成唯一名称
   mkfifo(tmp_path, 0600);  // 严格权限
   unlink(tmp_path);         // 立即标记删除
   

---

八、与 remove() 的区别

特性	unlink()	remove()
标准来源	POSIX 系统调用	C标准库函数
目录处理	不能删除目录	可删除空目录
封装实现	原始系统调用	内部调用 unlink/rmdir
错误返回	通过 errno 获取	通过返回值判断
推荐场景	删除文件/FIFO	跨平台文件删除

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九、开发建议

1. 在程序启动时清理旧管道：

   if (access(fifo_path, F_OK) == 0) {unlink(fifo_path);
   }
   

2. 使用绝对路径避免歧义：

   // 错误示例
   unlink("my_fifo");  // 可能误删其他目录文件// 正确示例
   unlink("/var/run/myapp_fifo");
   

3. 监控文件状态：

   struct stat st;
   if (stat(fifo_path, &st) == 0) {if (S_ISFIFO(st.st_mode)) {// 确认是管道文件再删除unlink(fifo_path);}
   }
   

📌 关键点：unlink 只是删除文件链接，实际资源释放需要等待所有引用关闭。对于管道文件的清理，建议结合引用计数和进程生命周期管理来实现安全删除。