Linux 进程的管道通信

进程之间的通信：Linux环境下，进程地址空间相互独立，每个进程各自有不同的用户地址空间。任何一个进程的全局变量在另外一个进程中都看不到，所以进程之间不能相互访问，要交换数据必须通过内核。如图，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷贝到内核缓冲区，进程2在从内核缓冲区中把数据读走，内核提供的这种机制称为进程间通信IPC（InterProcess Communication）

• 管道是LInux/Unix最经典的一种通信方式，管道实质上是父子进程借助内存文件的一种通信方式。借助进程映像加载等手段，它可以实现两个程序之间的数据交换。
• 管道的本质是一块内核缓冲区，由两根文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写端，规定数据从管道的写端流入管道，从读端流出。当两根进程都终结的时候，管道会自动消失。默认的，管道的读端和写端都是堵塞的。
• 管道包括两种：无名管道和有名管道。

无名管道pipe

使用无名管道时，还可以搭配使用close()关闭文件描述符和dup()复制管道文件描述符来实现输入输出标准的重定向。

#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main(){int data_processed;int file_pipes[2];const char some_data[]="123";char buffer[BUFSIZ+1];memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));if(pipe(file_pipes)==0){data_processed=write(file_pipes[1],some_data,strlen(some_data));printf("Wrote %d bytes\n",data_processed);data_processed=read(file_pipes[0],buffer,BUFSIZ);printf("Read %d bytes:%s\n",data_processed,buffer);exit(EXIT_SUCCESS);}exit(EXIT_FAILURE);
}

[cch@aubin os]$ gcc demo.c
[cch@aubin os]$ ./a.out
Wrote 3 bytes
Read 3 bytes:123
[cch@aubin os]$ 

• menset是c语言的初始化函数，作用是将某一块内存中的内容全部设置为指定的值，这个函数通常为新申请的内存做初始化工作。void *memset(void *s, int ch, size_t n);将s中当前位置后面的n个字节 （typedef unsigned int size_t ）用 ch 替换并返回 s 。
• int pipe(int fd[2])用于创建一个管道，如果函数调用成功，fd[0]存放管道的读端，fd[1]存放管道的写端（都是文件描述符），并且返回0，如果失败则返回-1，并设置errno值。

当父进程使用pipe创建管道之后，一般需要再fork一个子进程，然后通过管道实现父子进程之间的通信。一般来说只要两个进程有血缘关系（有共同的祖先），就可以使用管道进行通信。

• 父进程创建管道
  
• 父进程fork子进程
  
• 父进程关闭读端，子进程关闭写端，实现进程之间通信
  

#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main(){int data_processed;int file_pipes[2];const char some_data[]="123";char buffer[BUFSIZ+1];pid_t fork_result;memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));if(pipe(file_pipes)==0){fork_result=fork();if(fork_result==-1){fprintf(stderr,"Fork failure");exit(EXIT_FAILURE);}//子进程if(fork_result==0){data_processed=read(file_pipes[0],buffer,BUFSIZ);printf("son:Read %d bytes:%s\n",data_processed,buffer);exit(EXIT_SUCCESS);}else{data_processed=write(file_pipes[1],some_data,strlen(some_data));printf("father:Wrote %d bytes\n",data_processed);}exit(EXIT_SUCCESS);}exit(EXIT_FAILURE);
}

[cch@aubin os]$ gcc demo.c
[cch@aubin os]$ ./a.out
father:Wrote 3 bytes
son:Read 3 bytes:123
[cch@aubin os]$ 

管道实现程序之间的通信

//pipe4.c
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main(int argc,char *argv[]){int data_processed;char buffer[BUFSIZ+1];int file_descriptor;memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));sscanf(argv[1],"%d",&file_descriptor);//读取格式化的argv[1]给file_descriptordata_processed=read(file_descriptor,buffer,BUFSIZ);printf("%d-read %d bytes:%s\n",getpid(),data_processed,buffer);exit(EXIT_FAILURE);}

# 0表示键盘，从键盘中读取输入并且输出
[cch@aubin os]$gcc pipe4.c -o pipe
[cch@aubin os]$ ./pipe 0
123466
4947-read 7 bytes:123466[cch@aubin os]$ 

#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main(){int data_processed;int file_pipes[2];const char some_data[]="123";char buffer[BUFSIZ+1];pid_t fork_result;memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));if(pipe(file_pipes)==0){fork_result=fork();if(fork_result==-1){fprintf(stderr,"Fork failure");exit(EXIT_FAILURE);}//子进程if(fork_result==0){sprintf(buffer,"%d",file_pipes[0]);//将file_pipes[0]转换成字符串，以适应execl调用中参数类型的要求，其中fotmat参数与print中的类型一致/*execlp("ls", "ls", "-l", "-F", NULL);         使用程序名在PATH中搜索。execl("/bin/ls", "ls", "-l", "-F", NULL);    使用参数1给出的绝对路径搜索。*/if(execl("pipe","pipe",buffer,(char *)0)==-1)printf("execl error\n");exit(EXIT_FAILURE);}else{data_processed=write(file_pipes[1],some_data,strlen(some_data));printf("father:Wrote %d bytes\n",data_processed);}exit(EXIT_SUCCESS);}exit(EXIT_FAILURE);
}

[cch@aubin os]$ gcc demo.c
[cch@aubin os]$ ./a.out
father:Wrote 3 bytes
argv[1]=3
6098-read 3 bytes:123
[cch@aubin os]$ 

有名管道

有名管道可以实现两个没有血缘关系的进程进行通信。

[cch@aubin s]$ mkfifo pp
[cch@aubin s]$ ls -la
总用量 44
drwxrwxr-x. 2 cch cch    80 11月  7 11:01 .
drwxr-xr-x. 5 cch cch    72 10月 14 20:04 ..
-rwxrwxr-x. 1 cch cch 14176 10月 23 19:09 a.out
-rw-r--r--. 1 cch cch 12288 10月 14 17:17 .cc.c.swp
-rw-------. 1 cch cch 12288 10月 12 17:05 .file1.c.swp
-rw-rw-r--. 1 cch cch   206 11月  7 11:00 file.c
prw-rw-r--. 1 cch cch     0 11月  7 11:01 pp

可以看到，当使用mkfifo创建有名管道后，管道文件的信息的第一个显示为p，表示其为管道文件

[cch@aubin s]$ echo "hhhhsjiqq">pp

在命令行内输入以上，一开始管道会堵塞，因为它会等待一个进程读取数据

[cch@aubin s]$ cat pp
hhhhsjiqq
[cch@aubin s]$