Linux-C 进程通信之管道

小鱼儿 2022-05-16 13:24 230阅读 0赞

### **Linux-C 进程通信之管道** ###

**一、简述**

记--对管道的认识与练习。练习进程之间通过管带进行通信。管道包含：有名管道、无名管道(匿名管道)

无名管道pipe：  
                1，没有名字的  
                2，半双工  
                3，通过直系亲属访问继承（因为没有名字，其他程序无法通过获取文件描述符的方式进行操作此管道）  
                4，管道默认会阻塞  
                5，不能用lseek定位  
                6，操作没有原子性  
                                     
                                     
            有名管道fifo：（文件）  
                1，有名字  
                2，全双工(通信双方可以同时收发数据)  
               3，可以没有亲属关系（因为有名字，就像文件一样，其他程序可以通过文件名获取文件描述符的方式进行操作此管道）  
               4，管道默认会阻塞 (例如在没数据的时候去读，就会等待、直到有数据；在管带数据满的时候想写数据，就会进行等待、直到有位置写入)  
                5，不能用lseek定位 (不能指定的读取 某个位置的数据)  
                6，操作有原子性 (一个动作要么执行成功、要么执行失败、不会执行到一半)

二、无名管道

<table style="width:500px;">  pipe()函数  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:133px;">功能</td> 
   <td style="width:366px;">创建无名管道</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:133px;">头文件</td> 
   <td style="width:366px;">#include &lt;unistd.h&gt;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:133px;">原型</td> 
   <td style="width:366px;">int pipe(int pipefd[2]);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:133px;">参数</td> 
   <td style="width:366px;">pipefd：管道的读写描述符，其中pipefd[0]是读描述符，pipefd[1]是写描述符。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:133px;">返回值</td> 
   <td style="width:366px;"> <p>成功：返回0</p> <p>失败：返回-1，并且设置错误号error</p> <p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;EFAULT pipefd无效。<br> &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;EMFILE进程正在使用太多文件描述符。<br> &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;ENFILE已打开文件总数的到达系统限制。</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:133px;">备注</td> 
   <td style="width:366px;">&nbsp;</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

测试代码1：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    
    int main(void)
    {
    	char buffer[100];
    	int retval;
    
    
    	int pipe_fd[2];
    
    	pipe(pipe_fd);
    
    	pid_t pid;
    
    	pid = fork();
    	if(pid == 0)
    	{
    		while(1)
    		{
    			memset(buffer, 0, sizeof(buffer));//清空上次数据，防止残留
    			retval = read(pipe_fd[0], buffer, sizeof(buffer));
    			if(retval == -1)
    			{
    				perror("read pipe failed\n");
    				exit(EXIT_FAILURE);
    			}
    			printf("buffer=[%s]\n", buffer);
    			
    			if(strlen(buffer) == 4 && strncmp(buffer, "exit", 4) == 0 )//如果读取到的是exit，则退出
    			{
    				break;
    			}
    		}
    		exit(EXIT_SUCCESS);
    	}
    
    	while(1)
    	{
    		fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
    		buffer[strlen(buffer)-1] = '\0';//fgets()会读取回车
    
    		retval = write(pipe_fd[1], buffer, strlen(buffer));
    		if(retval == -1)
    		{
    			perror("write error\n");
    			break;
    		}
    		else if(strlen(buffer) == 4 && strncmp(buffer, "exit", 4) == 0 )
    		{
    			break;
    		}
    	}
    
    	return 0;
    }

运行结果：最后一个exit输出到命令提示符后面是因为：子进程退出慢于主进程，而默认主进程退出之后就会输出命令提示符

![70][]

测试代码2：

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <signal.h>
    
    void signal_handle(int signum)
    {
    	printf("recv SIGPIPE\n");
    }
    
    int main(void)
    {
    	char buffer[100];
    	int retval;
    	int pipe_fd[2];
    
    	pipe(pipe_fd);
    	pid_t pid;
    
    	signal(SIGPIPE, signal_handle);
    	
    	pid = fork();
    	if(pid == 0)
    	{
    		printf("111\n");
    		pause();
    		printf("222\n");
    
    		retval = read(pipe_fd[0], buffer, sizeof(buffer));
    		if(retval == -1)
    		{
    			perror("read pipe failed\n");
    			exit(EXIT_FAILURE);
    		}
    
    		printf("buffer=%s\n", buffer);
    
    		exit(EXIT_SUCCESS);
    	}
    
    	fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
    
    	retval = write(pipe_fd[1], buffer, strlen(buffer));
    	if(retval == -1)
    	{
    		perror("write error\n");
    	}
    
    	printf("ok\n");
    	return 0;
    }

运行结果：

![70 1][]

三、有名管道

<table style="width:500px;">  mkfifo()函数  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>功能</td> 
   <td>创建有名管道(一种特殊的文件)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>头文件</td> 
   <td>#include &lt;sys/types.h&gt;<br> &nbsp;#include &lt;sys/stat.h&gt;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>原型</td> 
   <td>int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>参数</td> 
   <td> <p>pathname：管道的名字</p> <p>mode：创建方式(限定权限之类，类似open()函数）</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>返回值</td> 
   <td> <p>成功：返回0</p> <p>失败：返回-1，并设置error</p> <p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;EEXIST &nbsp; &nbsp; &nbsp;管道已存在</p> <p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;EACCES &nbsp; &nbsp; &nbsp;权限不足</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>备注</td> 
   <td>读取操作会取走管道数据，关闭管道会清空管道数据。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

测试代码1：进程间通过管道进行通信（数据传输）

fifo.c文件

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    
    #define	PATH	"/home/liang/myfifo"
    
    int main(void)
    {
    	int retval;
    
    	if(access(PATH, F_OK))//access()判断文件是否存在，存在返回0
    	{
    		retval = mkfifo(PATH, 0665);//创建有名管道、并设置权限
    		if(retval == -1)
    		{
    			perror("creat fifo error\n");
    			return -1;
    		}
    		printf("create fifo success\n");
    	}
    
    	int fifo_fd;
    	fifo_fd = open(PATH, O_RDWR);//打开有名管道
    	if(fifo_fd == -1)
    	{
    		perror("open fifo error\n");
    		return -1;
    	}
    
    	char buffer[100];
    
    	while(1)
    	{
    		fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
    		buffer[strlen(buffer)-1] = '\0';//fgets()会读取回车
    		
    		retval = write(fifo_fd, buffer, strlen(buffer));
    		if(retval == -1)
    		{
    			perror("write error\n");
    			break;
    		}
    		else if(strlen(buffer) == 4 && strncmp(buffer, "exit", 4) == 0 ) 
    		{
    			break;
    		}
    	}
    
    
    	close(fifo_fd);
    
    	return 0;
    }

fiforead.c文件

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    
    #define	PATH	"/home/liang/myfifo"
    
    int main(void)
    {
    	int retval;
    
    	if(access(PATH, F_OK))
    	{
    		retval = mkfifo(PATH, 0666);
    		if(retval == -1)
    		{
    			perror("creat fifo error\n");
    			return -1;
    		}
                    printf("create fifo success\n");
    	}
    
    
    	int fifo_fd;
    
    	fifo_fd = open(PATH, O_RDWR);
    	if(fifo_fd == -1)
    	{
    		perror("open fifo error\n");
    		return -1;
    	}
    
    	char buffer[100];
    
    	while(1)
    	{
    		memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    		retval = read(fifo_fd, buffer, sizeof(buffer));
    		if(retval == -1)
    		{
    			perror("read error\n");
    			break;
    		}
    		printf("read fifo=[%s]\n", buffer);
    		if(strlen(buffer) == 4 && strncmp(buffer, "exit", 4) == 0 ) 
    		{
    			break;
    		}
    	}
    
    
    	close(fifo_fd);
    
    	return 0;
    }

运行结果：

![70 2][]

测试代码2：管道关闭之后，管道内容会清空。

fifo.c

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    
    #define	PATH	"/home/liang/myfifo"
    
    int main(void)
    {
    	int retval;
    
    	if(access(PATH, F_OK))//access()判断文件是否存在，存在返回0
    	{
    		retval = mkfifo(PATH, 0665);//创建有名管道、并设置权限
    		if(retval == -1)
    		{
    			perror("creat fifo error\n");
    			return -1;
    		}
    		printf("create fifo success\n");
    	}
    
    	int fifo_fd;
    	fifo_fd = open(PATH, O_RDWR);//打开有名管道
    	if(fifo_fd == -1)
    	{
    		perror("open fifo error\n");
    		return -1;
    	}
    
    	char buffer[100];
    	memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    
    	printf("write data to fifo:");
    	fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
    	buffer[strlen(buffer)-1] = '\0';//fgets()会读取回车
    	
    	retval = write(fifo_fd, buffer, strlen(buffer));
    	if(retval == -1)
    	{
    		perror("write error\n");
    	}
    	printf("write data ok!\n");
    	close(fifo_fd);
    
    	return 0;
    }

fiforead.c

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    
    #define	PATH	"/home/liang/myfifo"
    
    int main(void)
    {
    	int retval;
    
    	if(access(PATH, F_OK))
    	{
    		retval = mkfifo(PATH, 0666);
    		if(retval == -1)
    		{
    			perror("creat fifo error\n");
    			return -1;
    		}
    		printf("create fifo success\n");
    	}
    	
    	int fifo_fd;
    
    	fifo_fd = open(PATH, O_RDWR);
    	if(fifo_fd == -1)
    	{
    		perror("open fifo error\n");
    		return -1;
    	}
    
    	char buffer[100];
    	memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    
    	printf("wait for data!\n");
    	retval = read(fifo_fd, buffer, sizeof(buffer));
    	if(retval == -1)
    	{
    		perror("read error\n");
    	}
    	printf("read fifo=[%s]\n", buffer);
    
    	printf("read data ok\n");
    	close(fifo_fd);
    
    	return 0;
    }

运行结果：

![70 3][]

[70]: /images/20220516/d869cb90737d466b911e97bf712d8ae5.png
[70 1]: /images/20220516/495177c387a34d5290d8d25782eac181.png
[70 2]: /images/20220516/c59c556e1c89438a8d5483cd52a0f74b.png
[70 3]: /images/20220516/c57dca0d26fc4d7fb7ece2abb3df5026.png