多进程之有名管道、无名管道

偏执的太偏执、 2022-12-01 11:40 189阅读 0赞

## 管道：一种进程间通讯且是一种半双工的通讯方式，即在同一时间内只能由一方往管道发送或者接收数据(管道操作其实有点类似于我们往一个文件写入数据,另一个进程就把里面的数据读取出来) ##

(下面是关于管道的简单介绍 , 某位不知名灵魂画手在线画图)  
![管道][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

> 小绿和小红是一对让人羡慕的情侣,他们分别居住在一条河的两边(别问为什么他们在河两边,因为我不想让他们在一起),然后小绿就想和小红聊天,但是他们之间有一条河,然后小红过不去,小绿又想和小红聊天;那怎么办,总不能分手吧,这个时候就需要一个中间介质管道(类似我们的对讲机，同一时刻只能一方讲话一方听),有了中间介质之后呢,小红和小绿就可以两个人一起聊天了,但是呢,聊天嘛就只能一个说,一个听,不然大家一起说时就会什么都听不见；为了避免出现这种情况，于是设计管道时便规定了管道只能是半双工的形式通讯；这个中间介质就是我们的管道

## 管道分类： ##

###  一、无名管道pipe : 只能在由亲缘关系的进程间通讯，本质是一块物理内存，子进程它的管道文件描述符通过父进程继承而来;其中管道的读端和写端是分开的（在创建时需要传递一个int数组进行接收管道文件的操作符）,且默认管道文件操作符第0个`即pipefd[0]`为读端，第1个`即pipefd[1]`为写端 ###

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##### 相关函数原型： #####

//函数头文件
     #include <unistd.h>
    
    //函数原型
     int pipe(int pipefd[2]);
    
    
    //函数介绍:
    /**************************************************** 函数作用：用于在父子进程间创建一个无名管道进行通讯 函数形参:pipefd[2]:一个用于接收无名管道读写文件描述符的, 数组大小为2的数组 函数返回值: 成功: 0 失败: -1 ***************************************************/

测试代码:

/* *测试:无名官道pipe父子进程间通信 *pipefd[2]---->管道文件描述符: * 第一个代表读端 * 第二个代表写端 */
    
    #include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    
    int main(int argc, const char **argv)
    { 
    	//定义一个数组用于接收管道文件描述符
    	int pipefd[2];
    	//创建管道
    	pipe(pipefd);
    
    	//创建子进程
    	pid_t id = fork();
    	
    	//判断创建子进程是否成功,失败则直接结束整个程序
    	if(id == -1)
    	{ 
    		perror("fork failed!");
    		return -1;
    	}
    
    	 //子进程要做的事情
    	else if(id == 0)
    	{ 
    		//定义一个数组用于存放从管道中读取到的数据
    		char buf[20];
    		while(1)
    		{ 
    			//每次清空一下数组内容
    			bzero(buf,sizeof(buf));
    		
    			//从管道文件中读取数据
    			read(pipefd[0],buf,19);
    
    			//打印从管道中读取到的数据
    			printf("接收到的数据为：%s\n",buf);
    		}
    	}
    	else if(id > 0) //父进程返回值大于0
    	{ 
    		//定义一个数用于存放键盘输入的数据
    		char buf[20];
    
    		//不断往管道写入数据
    		while(1)
    		{ 
    			printf("请输入需要发送的数据:");
    			
    			//每次清空一下数组
    			bzero(buf,sizeof(buf));
    			
    			//从标准输入缓冲区获取数据
    			fgets(buf,20,stdin);
    
    			//往管道中写入数据
    			write(pipefd[1],buf,strlen(buf));
    		
    			//睡眠一秒,防止数据数据输出时排版不好
    			sleep(1);
    		}
    	}
    	return 0;
    }

运行结果:  
  
  
![无名管道运行结果][20200826165111577.png_pic_left]

> 注:当我们开始输入数据后,因为父进程于子进程是并发的,当我们立马输入数据后,读端可能还没读取到数据,然后父进程先打印了"请输入数据",就会导致数据出现混乱,因此我们在使用时要考虑父子进程同步执行的问题

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## 二、有名管道fifo : 可以与在统一主机上的任意一个进程进行通讯，本质是一个文件,可以在目录下找到我们创建的有名管道,读端和写端是没有分开的;数据的管理是由内核完成的,且数据是先进先出 ##

(注意:有名管道不能在共享文件夹下创建,因为Windows系统不存在有名管道文件的概念)

相关函数原型:

//创建有名管道函数
    //---------头文件--------------
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    
    //函数原型
    int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
    
    //函数介绍:
    /**************************************************** 函数作用：用于在任意进程间创建一个有名管道进行通讯 函数形参:pathname:需要创建有名管道的路径+无名管道文件名 mode_t mode:创建后有名管道文件的操作权限 参数:一般为0666或0777或0600 (关于0666和0777这些代表的权限不清楚的可以点下面的链接) 函数返回值: 成功: 0 失败: -1 ***************************************************/
    
    
    //有名管道文件检测权限函数
    //------------------头文件--------------------------
    #include <unistd.h>
    
    //函数原型:
    int access(const char *pathname, int mode);
    
    //函数介绍:
    /**************************************************** 函数作用：用于判断某个路径的文件有没有某种权限 函数形参:pathname:需要判断的文件的路径+文件名 int mode:用于检测的辅助功能 参数:F_OK : 检测文件是否存在 R_OK : 检测文件是否有读的权限 W_OK : 检测文件是否有写权限 X_OK : 检测文件是否有执行权限 函数返回值: 文件存在该权限或存在返回 : 0 文件不存在或没有该权限 : -1 ***************************************************/

#### [关于0666和0777权限所代表的意思,点击这里跳转][0666_0777] ####

测试代码:

用于发送的代码:

/* *测试:往有名管道写入数据 *注：不能在共享文件夹下创建管道文件，windows系统不存在管道文件 */
    
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <string.h>
    
    //把管道创建在家目录下
    #define FIFO_PATH "/home/gec/fifo"
    
    int main()
    { 
    	//判断管道文件是否存在
    	int ret = -1;
    	ret = access(FIFO_PATH,F_OK);
    	if(ret == 0)
    	{ 
    		//返回0存在
    		printf("%s is exist\n",FIFO_PATH);
    	}
    
    	else if(ret == -1)
    	{ 
    		//不存在，创建管道文件,给个666权限
    		ret = mkfifo(FIFO_PATH,0666);
    		if(ret == -1)
    		{ 
    			perror("mkfifo failed");
    			return -1;
    		}
    
    		else
    			printf("mkfifo success\n");
    
    	}
    
    	//打开管道文件,需要读写权限都存在时才会被打开,只给写权限时会阻塞等待其他进程打开无名管道时赋予读权限
    	int fifo_fd = open(FIFO_PATH,O_WRONLY);
    
    	//创建成功后
    	char buf[20];
    	while(1)
    	{ 
    		//每次清空一下buf
    		bzero(buf,20);
    
    		printf("请输入需要发送的数据:");
    
    		//从输入缓冲区获取数据
    		fgets(buf,20,stdin);
    
    		//往管道文件写入数据
    		write(fifo_fd,buf,strlen(buf));
    
    	}
    
    
    	//关闭文件
    	close(fifo_fd);
    
    	return 0;
    }

用于接收的代码:

/* *测试:从无名管道读取数据 *注：不能在共享文件夹下创建管道文件，windows系统不存在管道文件 */
    
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <string.h>
    
    #define FIFO_PATH "/home/gec/fifo"
    
    int main()
    { 
    	//判断管道文件是否存在
    	int ret = -1;
    	ret = access(FIFO_PATH,F_OK);
    	if(ret == 0)
    	{ 
    		//返回0存在
    		printf("the fifo%s is exist\n",FIFO_PATH);
    	}
    
    	else if(ret == -1)
    	{ 
    		//不存在，创建管道文件,给个666权限
    		ret = mkfifo(FIFO_PATH,0666);
    		if(ret == -1)
    		{ 
    			perror("mkfifo failed");
    			return -1;
    		}
    
    		else
    			printf("mkfifo success\n");
    
    	}
    
    	//打开管道文件
    	int fifo_fd = open(FIFO_PATH,O_RDONLY);
    
    	//创建成功后
    	char buf[20];
    	int ret1 = -1;
    	while(1)
    	{ 
    		//每次清空一下buf
    		bzero(buf,20);
    
    		//从管道读取数据
    		ret1 = read(fifo_fd,buf,19);
    		if(ret1 == 0)
    			break;
    
    		printf("接收到数据为 :%s",buf);
    
    	}
    
    
    	//关闭文件
    	close(fifo_fd);
    }

运行结果:

![有名管道运行结果][20200826184114310.png_pic_left]

> 在不同终端下运行发送与接收的代码,然后发送端发送数据后,马上被接收端接收到并打印出来

##### 总结: #####

> 1.无名管道只适用于在亲缘关系的进程间使用,不能在非亲缘关系的进程间通讯,有名管道可以在任意进程间进行通讯  
>   
>   
> 2.无名管道本质是一块物理内存,有名管道本质是一个文件

## 本博文纯属个人在理解基础上写的,如果有什么写错或者表达方式不对的地方可以私聊或者留言提醒一下,非常感谢 ##

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/9003398cf87049079c20cc39e0e16929.png
[20200826165111577.png_pic_left]: /images/20221123/a6019062e0df4c438f48f70399907a6d.png
[0666_0777]: https://blog.csdn.net/takashi77/article/details/108245717
[20200826184114310.png_pic_left]: /images/20221123/980a0bd27cc0433ba3a42dffdebf91ad.png