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Linux--进程间通信（2）

news 2025/11/12 12:40:28

接上篇，我们讲到了匿名管道的具有血缘关系的了解。

现在，我们继续：

回顾：

回顾之前说到的：进程间通信的本质：让不同进程看到同一份资源。

二、管道通信（以匿名管道为例）
1. 资源本质：
- 管道是内存文件（无需刷盘），内核维护“文件缓冲区”作为通信载体。
​
2. 内核层面的文件打开逻辑：
两个不同进程打开同一个管道文件时，内核中仅维护1份文件资源（ struct file ），但每个进程的 files_struct （文件描述符表）会通过不同的描述符（如读端、写端）指向这份资源。
​
3. 通信特点：
- 只能单向通信（读端、写端分离）。
- 适用于有血缘关系的进程（如父子进程，可通过继承文件描述符共享管道）；

无血缘关系的进程需用命名管道（通过“路径+文件名”的唯一性标识共享资源）。
 
三、核心逻辑
管道通信的本质是：不同进程通过共享内核中的同一份“内存文件资源”，借助其缓冲区完成数据传递。

命名管道：

无血缘关系的进程需用命名管道（通过“路径+文件名”的唯一性标识共享资源）。

创建命名管道

命令行中创建管道：mkfifo filename(文件名字)
ps:这个文件名字没有在该路径下出现过的程序中创建管道：int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);

int main(int argc, char *argv[])
{
mkfifo("xx", 0644);
return 0;
}

匿名管道与命名管道的区别：

匿名管道由pipe函数创建并打开。

命名管道由mkfifo函数创建，打开用open

它们唯一的区别在它们创建与打开的方式不同：

命名管道的打开操作：

如果当前打开操作是为读而打开FIFO时

O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO
O_NONBLOCK enable：立刻返回成功

如果当前打开操作是为写而打开FIFO时

O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO

O_NONBLOCK enable：立刻返回失败，错误码为ENXIO
 

用命名管道实现文件拷贝：

实现的思路跟匿名管道差不多。

通过创建一个可见于文件系统的命名管道，作为两个独立进程（读进程、写进程）的通信媒介，写进程读取源文件数据并写入FIFO，读进程从FIFO读取数据并写入目标文件，最终完成拷贝

#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>int main()
{// 1. 打开目标文件，用于写入int outfd = open("abc.aa", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);if (outfd == -1){perror("open target file (abc.aa)");return 1;}// 2. 打开 FIFO "mk" 用于读取int infd = open("mk", O_RDONLY);if (infd == -1){perror("open FIFO (mk) for reading");close(outfd);return 1;}char buffer[1024];int n;std::cout << "Reader: Waiting to read from FIFO..." << std::endl;while ((n = read(infd, buffer, sizeof(buffer))) > 0){if (write(outfd, buffer, n) != n) {perror("write to target file");break;}}if (n < 0) {perror("read from FIFO");}std::cout << "Reader: Finished reading from FIFO." << std::endl;close(infd);close(outfd);return 0;
}
#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>int main() {// 1. 打开源文件，比如 "abc"int infd = open("abc", O_RDONLY);if (infd == -1) {perror("open source file (abc)");return 1;}// 2. 打开 FIFO "mk" 用于写入int outfd = open("mk", O_WRONLY);if (outfd == -1) {perror("open FIFO (mk) for writing");close(infd);return 1;}char buffer[1024];int n;std::cout << "Writer: Sending data to FIFO..." << std::endl;while ((n = read(infd, buffer, sizeof(buffer))) > 0) {if (write(outfd, buffer, n) != n) {perror("write to FIFO");break;}}if (n < 0) {perror("read from source");}close(infd);close(outfd);std::cout << "Writer: Finished sending data." << std::endl;return 0;
}

用命名管道实现server与client进行通信

log.hpp部分

再次之前，我们先来实现一个简便版本的日志打印功能的代码，这个后面我们也是可以直接拿来使用的！

我们对于时间的获取：用time/localtime

从上面可以看出来，time里边有个结构体tm,里面就存有其中的年月日时分秒的信息。我们就可以调用它来获取到打印日志时的时间了！

回顾snprintf/vnsprintf等打印函数接口：
#include <stdio.h>
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

snprintf  是 C 标准库中的安全格式化字符串函数，核心作用是将格式化的数据写入指定字符数组，并严格限制写入长度，避免缓冲区溢出（Buffer Overflow），这是它与不安全的 sprintf  的关键区别。

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>int vsnprintf(char *str, size_t size, const char *format, va_list ap);

vsnprintf  是 C 标准库中的可变参数格式化字符串函数，核心作用是接收一个 va_list  类型的可变参数列表，将其格式化后写入指定字符数组，并通过长度限制防止缓冲区溢出，是 snprintf  的“可变参数列表版本”，主要用于自定义可变参数函数。

ps(使用这个函数接口时，需要与va_list封装可变参数，再通过vsnprintf将用户传入的格式化内容写入)

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<time.h>
#include<stdio.h>
#include<cstdarg>#define LogFile "log.txt"//使用枚举的方法进行管理
//根据枚举的特性，按照顺序进行递增
enum
{Screen = 1,OneFile,ClassFile
};enum
{Info = 0,Debug,Warning,Error,Fatal
};class Log
{
public:Log(){//初始方法默认为屏幕打印printmethod = Screen;path = "./log/";}void Enable(int method){printmethod = method;}//日志等级std::string levelToString(int level){switch (level){case Info:return "Info";case Debug:return "Debug";case Warning:return "Warning";case Error:return "Error";case Fatal:return "Fatal";default:return "None";}}//选择打印形式：屏幕？文件？void PrintLog(int level,const std::string&logtxt){switch (printmethod){case Screen:PrintScreen(logtxt);break;case OneFile:PrintOneFile(LogFile,logtxt);break;case ClassFile:PrintfClassFile(level,logtxt);break;default:break;}}//打印到屏幕void PrintScreen(const std::string&logtxt){std::cout<<logtxt<<std::endl;}//打印到一个文件中void PrintOneFile(const std::string& filename,const std::string&logtxt){std::string _filename=path+filename;int fd=open(_filename.c_str(),O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0664);if(fd<0){perror("open");return;}char buffer[1024];write(fd,logtxt.c_str(),logtxt.size());close(fd);}//按照严重程度去分别写入到文件中void PrintfClassFile(int level,const std::string&logtxt){   std::string filename=LogFile;filename+=".";filename+=std::to_string(level);PrintOneFile(filename,logtxt);}//运算符重载，仿函数，能够让我们的日志信息像函数一样使用void operator()(int level,const char*format,...){//时间获取与格式化time_t tm=time(nullptr);struct tm*ctime=localtime(&tm);char leftbuffer[1024];snprintf(leftbuffer,sizeof(leftbuffer),"[%s][%d-%d-%d-%d-%d-%d]",levelToString(level).c_str(),ctime->tm_year+1900,ctime->tm_mon+1,ctime->tm_mday,ctime->tm_hour,ctime->tm_sec);//处理可变参数va_list s;va_start(s,format);char rightBuffer[1024];vsnprintf(rightBuffer,sizeof(rightBuffer),format,s);va_end(s);//格式：默认部分+自定义部分char logtxt[11024*2];snprintf(logtxt,sizeof(logtxt),"%s %s\n",leftbuffer,rightBuffer);PrintScreen(logtxt);}~Log(){}private://打印方法int printmethod;//路径std::string path;
};

server.hpp部分

进行读数据。

#include<iostream>
#include "log.hpp"
#include"comm.hpp"
#include<string.h>#define SIZE 1024
Log lg;
int main()
{Init it;lg.Enable(Screen);lg(Info,"Init done");//打开管道int fd=open(MYFIFO,O_RDONLY);printf("fd:%d",fd);if(fd==-1){lg(Fatal,"error string:%s,error code:%d",strerror(errno),errno);exit(FIFO_OPEN_ERR);}lg(Info,"open done...");//开始读取数据while(true){char buffer[SIZE];int n=read(fd,buffer,sizeof(buffer));if(n<0){lg(Fatal,"strerr:%s,error code:%d",strerror(errno),errno);break;}if(n==0){lg(Debug,"client quit,me too,strerr:%s,error code:%d",strerror(errno),errno);break;}else{buffer[n]=0;std::cout<<"client say#: "<<buffer<<std::endl;}}close(fd);return 0;
}

client.cpp部分

进行写数据

#include<iostream>
#include<string>
#include"log.hpp"
#include"comm.hpp"
#include<cstring>
Log lg;
int main()
{int fd=open(MYFIFO,O_WRONLY);if(fd<0){lg(Fatal,"open fail,strerr:%s,error code:%d",strerror(errno),errno);exit(FIFO_OPEN_ERR); }lg(Info,"client open done");//开始通信std::string line;while(true){std::cout<<"Please Enter# ";getline(std::cin,line);int s=write(fd,line.c_str(),line.size());if(s<0){lg(Fatal,"strerr:%s,error code:%d",strerror(errno),errno);return 1;}}close(fd);return 0;
}

comm.hpp部分

就是创建命名管道部分

#pragma once
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>#define MYFIFO "./myfifo"
#define MODE 0664enum
{FIFO_CREATE_ERR = 1,FIFO_UNLINK_ERR,FIFO_OPEN_ERR
};class Init
{
public://建立命名管道Init(){int fd = mkfifo(MYFIFO, MODE);if (fd == -1){perror("mkfifo");exit(FIFO_CREATE_ERR);}}//删除命名管道~Init(){int fd = unlink(MYFIFO);if (fd == -1){perror("unnlink");exit(FIFO_UNLINK_ERR);}}
};

最终效果：

想了想，本篇就到此结束吧，我们下篇再见！希望大家一起进步！！

最后，到了本次鸡汤环节：

成为更好的人，新的约定

http://www.dtcms.com/a/598463.html

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