Linux - 进程间通信（3）

目录

3、解决遗留BUG -- 边关闭信道边回收进程

1）解决方案

2）两种方法相比较

4、命名管道

1）理解命名管道

2）创建命名管道

a. 命令行指令

b. 系统调用方法

3）代码实现命名管道

构建类进行封装命名管道：

构造和析构：

读取管道、写入管道：

server.cc （读端）：

client.cc（写端）：

效果：

4）疑点解决

写端未来，读端open调用阻塞

读端关闭，写端继续写入

5）完整代码

namedPipe.hpp:

server.cc:

client.cc:

---

3、解决遗留BUG -- 边关闭信道边回收进程

1）解决方案

我们仍然想用上述方法进行管道和子进程的回收

-- 则需要解决子进程所继承的父进程遗留的多余wfd，我们在每次创建子进程时，遍历所有之前的信道，关闭掉wfd即可，就不会出现，多个wfd指向一个管道

2）两种方法相比较

退一个回收一个：

先全部退出，再进行等待回收：

4、命名管道

1）理解命名管道

命名：该管道有名字，因为该文件有路径，有路径必有文件名

管道：依旧是一个内存级的基于文件进行通信的通信方案

属性、操作、文件内核缓冲区同一个文件的都是差不多的，因此不用再创建一份，操作系统不做浪费时间和空间的事情

我们怎么保证两个毫不相关的进程打开了同一个文件呢？？
每一个文件，都有文件路径(唯一性)

2）创建命名管道

a. 命令行指令

一个进程（echo）向命名管道里面输入数据

一个进程（cat）向命名管道里面读取数据

这样就实现了两个毫不相关的进行之间的通信

创建了三个窗口，一个一直向管道输入，一个一直读取，一个手动检测管道大小

但是我们可以看到管道文件（myfifo）的大小一直显示0

因为 FIFO0 文件虽存在于文件系统中，但其内容都存放在内存里，不会将通信数据刷新到磁盘中，所以在磁盘上显示的文件大小始终为0

b. 系统调用方法

使用mkfifo即可创建管道文件

使用unlink即可删除一个管道文件（当然，rm也可以删除）

3）代码实现命名管道

创建两个.cc文件分别模拟两个进程，一个进行发送，一个进行读取

通过一个CreateNamedPipe和一个RemoveNamedPipe就可以实现对管道生命周期的管理

当然，我们管理管道的声明周期时，肯定是将创建和删除交给同一个文件去做比较好，因为它清楚什么时候去删除合适

这里我们让发送的那方去管理管道的生命周期

构建类进行封装命名管道：

我们需要创建管道的路径（共同路径）、创建管道的身份、管道的文件描述符

class NamedPipe
{
private:const std::string _fifo_path;int _id;int _fd;
};

构造和析构：

class NamedPipe
{
public:NamedPipe(const std::string &path, int who): _fifo_path(path), _id(who), _fd(DefaultFd){if (_id == Creater){int res = mkfifo(_fifo_path.c_str(), 0666);if (res != 0){perror("mkfifo");}std::cout << "creater create named pipe" << std::endl;}}~NamedPipe(){sleep(5);if (_id == Creater){int res = unlink(_fifo_path.c_str());if (res != 0){perror("unlink");}std::cout << "creater remove named pipe" << std::endl;}if(_fd != DefaultFd) close(_fd);}private:const std::string _fifo_path;int _id;int _fd;
};

读取管道、写入管道：

class NamedPipe
{
private:bool OpenNamedPipe(int mode){_fd = open(_fifo_path.c_str(), mode);if(_fd < 0) return false;return true;}public:NamedPipe(const std::string &path, int who): _fifo_path(path), _id(who), _fd(DefaultFd){if (_id == Creater){int res = mkfifo(_fifo_path.c_str(), 0666);if (res != 0){perror("mkfifo");}std::cout << "creater create named pipe" << std::endl;}}bool OpenForRead(){return OpenNamedPipe(Read);}bool OpenForWrite(){return OpenNamedPipe(Write);}int ReadNamedPipe(std::string *out){char buffer[BaseSize];int n = read(_fd, buffer, sizeof(buffer));if(n > 0){buffer[n] = 0; // '\0'*out = buffer;}return n;}int WriteNamedPipe(const std::string &in){return write(_fd, in.c_str(), in.size());}~NamedPipe(){sleep(5);if (_id == Creater){int res = unlink(_fifo_path.c_str());if (res != 0){perror("unlink");}std::cout << "creater remove named pipe" << std::endl;}if(_fd != DefaultFd) close(_fd);}private:const std::string _fifo_path;int _id;int _fd;
};

server.cc （读端）：

#include "namedPipe.hpp"// server -- read : 管理命名管道的整个生命周期
int main()
{NamedPipe fifo(comm_path, Creater);// 对于读端而言，如果我们打开了文件，但是写还没有来，我们会阻塞在open调中，直到对方打开// --> 一种变向的进程同步if (fifo.OpenForRead()){std::cout << "Server open named pipe done" << std::endl; // 为了检测阻塞sleep(3);while (true){std::string message;int n = fifo.ReadNamedPipe(&message);if (n > 0) // 正常接收{std::cout << "Client Say > " << message << std::endl;}else if(n == 0) // 即写端关闭{std::cout << "Client quit, Server too!" << std::endl;break;}else {std::cout << "fifo.ReadNamedPipe Error!" << std::endl;break;}}}return 0;
}

client.cc（写端）：

#include "namedPipe.hpp"// client -- write
int main()
{NamedPipe fifo(comm_path, User); // 以非创建身份实例化if(fifo.OpenForWrite()){std::cout << "client open named pipe done" << std::endl;while(true){std::cout << "Please Enter > ";std::string message;std::getline(std::cin, message);fifo.WriteNamedPipe(message);}}return 0;
}

效果：

实现了两个进程（无父子关系）之间的通信

4）疑点解决

写端未来，读端open调用阻塞

读端关闭，写端继续写入

5）完整代码

namedPipe.hpp:

#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdio>
#include <cerrno>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>const std::string comm_path = "./myfifo";#define DefaultFd -1
#define Creater 1
#define User 2
#define Read O_RDONLY
#define Write O_WRONLY
#define BaseSize 4096class NamedPipe
{
private:bool OpenNamedPipe(int mode){_fd = open(_fifo_path.c_str(), mode);if(_fd < 0) return false;return true;}public:NamedPipe(const std::string &path, int who): _fifo_path(path), _id(who), _fd(DefaultFd){if (_id == Creater){int res = mkfifo(_fifo_path.c_str(), 0666);if (res != 0){perror("mkfifo");}std::cout << "creater create named pipe" << std::endl;}}bool OpenForRead(){return OpenNamedPipe(Read);}bool OpenForWrite(){return OpenNamedPipe(Write);}int ReadNamedPipe(std::string *out){char buffer[BaseSize];int n = read(_fd, buffer, sizeof(buffer));if(n > 0){buffer[n] = 0; // '\0'*out = buffer;}return n;}int WriteNamedPipe(const std::string &in){return write(_fd, in.c_str(), in.size());}~NamedPipe(){sleep(5);if (_id == Creater){int res = unlink(_fifo_path.c_str());if (res != 0){perror("unlink");}std::cout << "creater remove named pipe" << std::endl;}if(_fd != DefaultFd) close(_fd);}private:const std::string _fifo_path;int _id;int _fd;
};

server.cc:

#include "namedPipe.hpp"// server -- read : 管理命名管道的整个生命周期
int main()
{NamedPipe fifo(comm_path, Creater);// 对于读端而言，如果我们打开了文件，但是写还没有来，我们会阻塞在open调中，直到对方打开// --> 一种变向的进程同步if (fifo.OpenForRead()){std::cout << "Server open named pipe done" << std::endl;sleep(3);while (true){std::string message;int n = fifo.ReadNamedPipe(&message);if (n > 0){std::cout << "Client Say > " << message << std::endl;}else if(n == 0){std::cout << "Client quit, Server too!" << std::endl;break;}else{std::cout << "fifo.ReadNamedPipe Error!" << std::endl;break;}}}return 0;
}

client.cc:

#include "namedPipe.hpp"// client -- write
int main()
{NamedPipe fifo(comm_path, User);if(fifo.OpenForWrite()){std::cout << "client open named pipe done" << std::endl;while(true){std::cout << "Please Enter > ";std::string message;std::getline(std::cin, message);fifo.WriteNamedPipe(message);}}return 0;
}