进程间通信IPC-管道(无名管道pipe/命名管道FIFO)

布满荆棘的人生 2023-10-11 15:56 67阅读 0赞

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本人学习的个人笔记，借鉴过其他博主的一些文章；其中可能有的解释或表达的不正确等等；即笔记 可借鉴 可参考 可指点 ！

一起学习，一起努力！

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## 无名管道 ##

管道也通常指 无名管道，是 UNIX 系统IPC最古老的形式。

## 特点： ##

1.  它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
2.  它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
3.  它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。

## 原型： ##

int pipe(int fd[2]);   // 返回值：若成功返回0，失败返回-1

当一个无名管道建立时，它会创建两个文件描述符：`fd[0]`为读而打开，`fd[1]`为写而打开。

具体可查其man手册

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1Nzc4MDc5_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

以下代码为 父进程写，子进程读 这么一个单向 的数据流动

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    
    //int pipe(int pipefd[2]);// 返回值：若成功返回0，失败返回-1
    
    int main()
    {
            int fd[2];  // 两个文件描述符
            pid_t pid;
            char buff[128];
    
            if(pipe(fd) < 0)  // 创建管道
            {
                    printf("Create Pipe Error!\n");
            }
            if((pid = fork()) < 0)  //检测子进程的创建情况
            {
                    printf("Fork Error!\n");
            }
            else if(pid > 0)  //检测父进程的创建情况
            {
                    printf("this is father process !\n");
                    close(fd[0]); //关闭父读端
                    write(fd[1],"hello world\n",12);
                    wait();
            }
            else//创建子进程
            {
                    printf("this is child process !\n");
                    close(fd[1]); // 关闭子写端
                    read(fd[0],buff,20);
                    printf("read feom father process :%s",buff);
                    exit(0);
            }
            return 0;
    }

执行结果

![20210725191901428.png][]

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### 命名管道 FIFO ###

**FIFO**，也称为命名管道，它是一种文件类型。

#### 1、特点 ####

1.  半双工
2.  FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
3.  FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。

#### 2、原型 ####

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);// 返回值：成功返回0，出错返回-1

返回值检测以及是否创建命名管道的代码实例

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    
    //int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
    
    int main()
    {
            int ret;
    
            ret=mkfifo("./file",0600);
            if(ret==0)
            {
                    printf("mkfifo sucessed !\n");
            }
            else if(ret==-1)
            {
                    printf("mkfifo failed !\n");
                    perror("");
            }
            return 0;
    }

由代码可见，其中的mode\_t mode 参数与`open/creat`函数中的 mode\_t mode 相同。一旦创建了一个 FIFO，就可以用一般的文件I/O函数操作它。

FIFO的通信方式类似于在进程中使用文件来传输数据，只不过FIFO类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时，FIFO管道中同时清除数据，并且遵循“先进先出”原则。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1Nzc4MDc5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][] 当 open 一个FIFO时，是否设置非阻塞标志（`O_NONBLOCK`）的区别：

1.若没有指定`O_NONBLOCK`（一般默认未指定），只读权限打开(open) 就要阻塞到某个其他进程为 可写权限打(open)此FIFO。数据流动反向亦类似的：只写权限打开(open) 就要阻塞到某个其他进程为 可读权限打开(open)它。

例如上图最终的执行时，如下![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1Nzc4MDc5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

此时的执行./read5的等待阻塞现象就相当于在去请求./write5的答复；当./write5响应时，./read5d得到执行的指令一样就可以执行了。

2.若指定了`O_NONBLOCK`，则只读权限 open ，则立即返回。而只写权限 open 将出错返回 -1 ，如果没有进程已经为 可读权限打开该 FIFO，其errno置ENXIO。（此项功能的代码解释暂放）

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## 总结 ##

**无论是无名管道还是命名管道，他们都是当读端接收完消息之后，管道中的数据就会被处理掉，不会保存的。 而且读端接收完消息之后也不会对任何事物做一个响应，就悄悄的接收了。**

**且都得等带写端执行完了，读端才会执行获取写端发送过来的数据信息（就像要等同学A‘写端’说完或者表达完了，同学B‘读端’才能知道同学A所表达的什么）；即它体现了效率低，时效慢等缺点。**

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1Nzc4MDc5_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210725190839221.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1Nzc4MDc5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20210725191901428.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210725191901428.png
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