Linux进程通信：无名管道-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Linux进程通信：无名管道。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

进程通信目的：

（1）数据传输：进程间数据传输；

（2）通知事件：一个进程向另一个或一组进程发送消息，通知某个事件的发生（如子进程终止时需通知父进程）；

（3）资源共享：多个进程共享资源，需要内核提供同步互斥机制；

（4）进程控制：某进程需要控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程需要拦截另一个进程的所有陷入、异常、状态等。

进行通信分类及方式：

Linux进程通信：无名管道

无名管道

特点：（1）半双工。数据同一时刻只能单向传输；

（2）数据从管道一端写入，另一端读出；

（3）写入管道的数据遵循先进先出；

（4）管道非普通文件，不属于某个文件系统，只存在于内存；

（5）无名管道只能在具有公共祖先的进程（父子进程、兄弟进程等）之间使用。

（1）pipe函数：创建无名管道

#include<unistd.h>

int pipe(int pipefd[2]);
/*
功能：
    创建无名管道。
参数：
    pipefd：int型数组的首地址，存放了管道文件描述符pipefd[0]、pipefd[1]。
            pipefd[0]用于读管道，pipefd[1]用于写管道。
            一般的文件I/O函数都可用来操作管道（lseek除外）。
返回值：
    成功：0
    失败：-1
*/

pipe示例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>

int test() {
    int fds[2];  // fds[0]用于读管道，fds[1]用于写管道
    int ret = -1;

    // 创建一个无名管道
    ret = pipe(fds);
    if (-1 == ret) {
        perror("pipe");
        return 1;
    }

    printf("读管道的文件描述符：%d, 写管道的文件描述符：%d\n", fds[0], fds[1]);

    // 关闭文件描述符
    close(fds[0]);
    close(fds[1]);
    return 0;
}

运行结果：

Linux进程通信：无名管道

（2）父子进程使用无名管道通信原理：

Linux进程通信：无名管道

a）需要在fork之前创建无名管道，然后子进程也有自己的读写管道描述符关联无名管道；

b）父进程给子进程发消息：父进程写管道、子进程读管道；需要关闭父进程的读端文件描述符(fds[0])、子进程的写端文件描述符(fds[1])。反之类似。

c）管道默认为阻塞，读不到内容则阻塞等待有内容可读；可设置为非阻塞。

（3）管道读写特性：

case 1：

a）若写端打开，管道中无数据，读端进程会阻塞；

b）若写端打开，管道中有数据，读端进程将数据读出，下次若无数据可读则阻塞；

case 2：

若写端关闭，读端进程读取全部内容后，返回0；

case 3：

若读端打开，管道被写满，则写端进程阻塞；

case 4：

若读端关闭，写端进程收到一个信号，然后退出。

查看管道大小：

Linux进程通信：无名管道

（4）父子进程使用无名管道通信示例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>

#define SIZE 64

int main(int argc, const char* argv[]) {

    int ret = -1;
    int fds[2];
    pid_t pid = -1;
    char buf[SIZE];

    // 1. 创建无名管道
    ret = pipe(fds);
    if (-1 == ret) {
        perror("pipe");
        return 1;
    }

    // 2. 创建子进程。需要在创建无名管道之后
    pid = fork();
    if (-1 == pid) {
        perror("fork");
        return 1;
    }

    // 子进程 读管道
    if (0 == pid) {
        close(fds[1]);  // 关闭写端

        ret = read(fds[0], buf, SIZE); // 读管道
        if (ret < 0) {
            perror("read");
            exit(-1);
        }

        printf("子进程读到的内容：%s\n", buf);

        close(fds[0]);  // 关闭读端
        exit(0); // 子进程退出
    }

    // 父进程 写管道
    close(fds[0]); // 关闭读端

    ret = write(fds[1], "ABCDEFG", 7);  // 写管道
    if (-1 == ret) {
        perror("write");
        return 1;
    }
    printf("父进程写了%d字节.\n", ret);
    close(fds[1]);  // 关闭写端

    return 0;
}

运行结果：

Linux进程通信：无名管道

（5）fpathconf函数：查看管道缓冲区

#include<unistd.h>

long fpathconf(int fd, int name);
/*
功能：
    通过name查看管道缓冲区的不同属性
参数：
    fd：读端或写端文件描述符
    name：
        _PC_PIPE_BUF：查看管道缓冲区大小
        _PC_NAME_MAX：文件名字节数上限
返回值：
    成功：属性值
    失败：-1
*/

fpathconf示例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>

int main(int argc, const char* argv[]) {

    int fds[2];
    int ret = -1;

    ret = pipe(fds);
    if (-1 == ret) {
        perror("pipe");
        return 1;
    }

    printf("读端缓冲区大小：%ld,\n写端缓冲区大小：%ld,\n读端文件名字节数上限：%ld,\n写端文件名字节数上限：%ld\n",
        fpathconf(fds[0], _PC_PIPE_BUF), fpathconf(fds[1], _PC_PIPE_BUF),
        fpathconf(fds[0], _PC_NAME_MAX), fpathconf(fds[1], _PC_NAME_MAX));

    return 0;
}

运行结果：

Linux进程通信：无名管道

（6）管道读端缓冲区设置为非阻塞的方法：

// 获取读端缓冲区原先的状态标记flags 
int flags = fcntl(fd[0], F_GETFL); 

// 设置新状态标记flags加入非阻塞状态
flags |= O_NONBLOCK;

// 给读端缓冲区设置新状态标记
fcntl(fd[0], F_SETFL, flags);

读端设置为非阻塞，若无数据，读进程直接返回-1.

读端以非阻塞的方式读管道示例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>

#define SIZE 64

int main(int argc, const char* argv[]) {

    int ret = -1;
    int fds[2];
    pid_t pid = -1;
    char buf[SIZE];

    // 1. 创建无名管道
    ret = pipe(fds);
    if (-1 == ret) {
        perror("pipe");
        return 1;
    }

    // 2. 创建子进程。需要在创建无名管道之后
    pid = fork();
    if (-1 == pid) {
        perror("fork");
        return 1;
    }

    // 子进程 读管道
    if (0 == pid) {
        close(fds[1]);  // 关闭写端

        /*设置读端非阻塞*/
        ret = fcntl(fds[0], F_GETFL);  // 获取读端缓冲区状态
        ret |= O_NONBLOCK; //将读端缓冲区加入非阻塞状态
        fcntl(fds[0], F_SETFL, ret); // 将新状态设置进入

        ret = read(fds[0], buf, SIZE); // 读管道
        if (ret < 0) {
            perror("read");
            exit(-1);
        }

        printf("子进程读到的内容：%s\n", buf);

        close(fds[0]);  // 关闭读端
        exit(0); // 子进程退出
    }

    // 父进程 写管道
    sleep(1);
    close(fds[0]); // 关闭读端

    ret = write(fds[1], "ABCDEFG", 7);  // 写管道
    if (-1 == ret) {
        perror("write");
        return 1;
    }
    printf("父进程写了%d字节.\n", ret);
    close(fds[1]);  // 关闭写端

    return 0;
}

运行结果：

Linux进程通信：无名管道文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-423587.html