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🌹往期回顾🌹：【Linux笔记】进程间通信——匿名管道||进程池
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一、命名管道简介

命名管道是一种特殊的文件类型，它在文件系统中有一个名字，就像普通文件一样，但它的作用不是存储数据，而是用于进程间通信。与匿名管道不同，命名管道可以在不相关的进程之间进行通信，并且可以跨越不同的主机（在支持网络命名管道的系统中）。

特点

• 半双工或全双工：命名管道可以配置为半双工或全双工模式。在半双工模式下，数据可以在两个方向上传输，但不能同时进行；在全双工模式下，数据可以同时在两个方向上传输，这使得通信更加灵活，能满足不同应用场景的需求。
• 面向字节流：命名管道以字节流的形式传输数据，这意味着发送方写入管道的数据会以连续的字节序列被接收方读取，没有固定的消息边界。接收方需要自己根据应用层的协议来解析数据。
• 同步或异步操作：对命名管道的读写操作可以是同步的，也可以是异步的。同步操作会阻塞进程，直到操作完成；异步操作则允许进程在操作进行的同时继续执行其他任务，提高了程序的并发性能。

工作原理

当一个进程打开命名管道进行写入时，操作系统会为该管道分配一个缓冲区。进程将数据写入缓冲区，然后操作系统负责将数据传递给连接到该管道的读取进程。如果管道缓冲区已满，写入进程可能会被阻塞，直到有空间可用。
读取进程从管道中读取数据时，会从缓冲区中获取数据。如果缓冲区中没有数据，读取进程可能会阻塞，直到有数据可供读取。

优缺点

• 优点：使用命名管道进行进程间通信相对简单，不需要复杂的网络编程知识。它提供了一种可靠的通信机制，保证数据的顺序性和完整性。此外，命名管道可以在不同的操作系统平台上使用，具有较好的跨平台性。
• 缺点：命名管道的性能可能不如其他一些高性能的通信机制，如共享内存。在处理大量数据时，可能会存在一定的性能瓶颈。另外，命名管道的通信是基于字节流的，需要应用程序自己处理数据的解析和格式转换，增加了编程的复杂性。

二、命名管道的一些特性

命名管道的创建

命名管道可以从命令行上创建，命令行方法是使用下面这个命令

mkfifo filename

命名管道也可以从程序里创建，相关函数

int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);

创建命名管道:

int main(int argc, char *argv[])
{mkfifo("p2", 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。FIFO（命名管道）与pipe（匿名管道）之间唯一的区别在它们创建与打开的方式不同，一但这些工作完成之后，它们具有相同的语义。

命名管道的打开规则

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

基于命名管道进程间通信的demo代码

通过命名管道，客户端进行写操作，服务端进行读操作

comm.hpp主逻辑的实现

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
using namespace std;#define PATH "."
#define FILENAME "fifo"class NamedFifo
{
public:NamedFifo(const string& path,const string& name):_path(path),_name(name){_fifoname=_path+"/"+_name;//创建管道umask(0);int n=mkfifo(_fifoname.c_str(),0666);if(n<0){cout<<"管道创建失败"<<endl;}else{cout<<"管道创建成功"<<endl;}}~NamedFifo(){int n=unlink(_fifoname.c_str());if(n<0){cout<<"管道删除失败"<<endl;}else{cout<<"管道删除成功"<<endl;}}
private:string _path;string _name;string _fifoname;
};class FillOper
{
public:FillOper(const string& path,const string& name):_path(path),_name(name),_fd(-1){_fifoname=_path+"/"+_name;}void OpenForRead()//打开管道文件进行读操作{_fd=open(_fifoname.c_str(),O_RDONLY);if(_fd<0){cout<<"管道文件打开失败"<<endl;}else{cout<<"管道文件打开成功"<<endl;}}void OpenForWrite(){_fd=open(_fifoname.c_str(),O_WRONLY);if(_fd<0){cout<<"管道文件打开失败"<<endl;}else{cout<<"管道文件打开成功"<<endl;}}void Write()//客户端写{string message;int cnt=1;pid_t id=getpid();while(true){cout<<"请输入信息"<<endl;getline(cin,message);message+=(",message number:"+to_string(cnt++)+",["+to_string(id)+"]");write(_fd,message.c_str(),message.length());}}void Read()//服务端读{while(true){char buffer[1024];int number=read(_fd,buffer,sizeof(buffer)-1);if(number>0){buffer[number]=0;cout<<"client say:"<<buffer<<endl;}else if(number==0){cout<<"客户端进程退出，服务端进程也退出"<<endl;break;}else{cout<<"读取错误"<<endl;break;}}}void Close(){if(_fd>0){close(_fd);}}~FillOper(){}
private:string _path;string _name;string _fifoname;int _fd;};

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class NamedFifo
{
public:NamedFifo(const string& path,const string& name):_path(path),_name(name){_fifoname=_path+"/"+_name;//创建管道umask(0);int n=mkfifo(_fifoname.c_str(),0666);if(n<0){cout<<"管道创建失败"<<endl;}else{cout<<"管道创建成功"<<endl;}}~NamedFifo(){int n=unlink(_fifoname.c_str());if(n<0){cout<<"管道删除失败"<<endl;}else{cout<<"管道删除成功"<<endl;}}
private:string _path;string _name;string _fifoname;
};

以上NamedFifo类 里面构造命名管道与析构命名管道包含了创建管道和删除管道。

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class FillOper
{
public:FillOper(const string& path,const string& name):_path(path),_name(name),_fd(-1){_fifoname=_path+"/"+_name;}void OpenForRead()//打开管道文件进行读操作{_fd=open(_fifoname.c_str(),O_RDONLY);if(_fd<0){cout<<"管道文件打开失败"<<endl;}else{cout<<"管道文件打开成功"<<endl;}}void OpenForWrite(){_fd=open(_fifoname.c_str(),O_WRONLY);if(_fd<0){cout<<"管道文件打开失败"<<endl;}else{cout<<"管道文件打开成功"<<endl;}}void Write()//客户端写{string message;int cnt=1;pid_t id=getpid();while(true){cout<<"请输入信息"<<endl;getline(cin,message);message+=(",message number:"+to_string(cnt++)+",["+to_string(id)+"]");write(_fd,message.c_str(),message.length());}}void Read()//服务端读{while(true){char buffer[1024];int number=read(_fd,buffer,sizeof(buffer)-1);if(number>0){buffer[number]=0;cout<<"client say:"<<buffer<<endl;}else if(number==0){cout<<"客户端进程退出，服务端进程也退出"<<endl;break;}else{cout<<"读取错误"<<endl;break;}}}void Close(){if(_fd>0){close(_fd);}}~FillOper(){}
private:string _path;string _name;string _fifoname;int _fd;};

以上FillOper类里面，OpenForRead()方法是打开管道文件进行读操作，OpenForWrite()方法是打开文件进行写操作，Write()方法是客户端进行写操作，Read()方法是服务端进行读操作。

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客户端写

#include "comm.hpp"
int main()
{FillOper wf(PATH,FILENAME);wf.OpenForWrite();wf.Write();wf.Close();return 0;
}

服务端读

#include "comm.hpp"
int main()
{NamedFifo fifo(PATH,FILENAME);FillOper rd(PATH,FILENAME);rd.OpenForRead();rd.Read();rd.Close();return 0;
}