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Linux--inter-process communication--pipeline

黄舟

Release： 2023-03-04 22:46:02

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一、进程的间通信的原理
进程间交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据空间拷贝到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走。这样就实现了进程间通信。
二、进程通信的进制--管道（pipe）

调用 pipe(int filedes[2])函数在内存中开辟的空间称为管道，它一端读数据一端写数据，通过filedes传出给用户程序的两个描述符，filedes[0]指向读端,filedes[1]指向写端。所以通过read(filedes[0);或者write(filedes),来从管道读或写文件。

三、用管道实现进程通信的方法

（1）父进程创建管道，得到两个文件描述符指向管道的两端、
（2）父进程调用fork()创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向管道的两端。
（3）父进程关闭写端，子进程关闭读端，子进程往管道写，父进程读，管道是用环形队列实现的，数据从写端写入，读端读出，这样就实现了进程通信
--代码-----

#include<stdio.h>  
 #include<unistd.h>  
 int main()  
 {  
   int _pipe[2];  
   int  ret=pipe(_pipe);  
   if(ret < 0)  
   {  
     printf(" pipe()");  
     return 1;  
   }  
   pid_t id=fork();  
   if(id < 0)  
   {  
     printf("fork()");  
     return 2;  
   }  
   else if(id==0)  
   {  
     close(_pipe[0]);  
     char buf[]="hello world";  
     int count=10;  
     while(count)  
     {  
      sleep(1);  
      ssize_t _size=write(_pipe[1],buf,sizeof(buf));  
      if(_size < 0)  
      {  
        printf("write()");  
        return 3;  
      }  
      count--;  
      }  
    
    }else  
    {  
    close(_pipe[1]);  
    char buf[1024];  
    int i=0;  
    while(i++<10)  
    {  
      ssize_t _size=read(_pipe[0],buf,sizeof(buf));  
      if(_size >0)  
      {   
         buf[_size]=&#39;\n&#39;;  
        printf("%s\n",buf);  
      }  
      else  
      {  
        printf("child is empty or exit") ;  
        break;  
      }  
    }  
    }  
    return 0;  
  }

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四、管道的限制

两个进程用一个管道只能实现单进程通信，一个写一个读，不能同时进行读写，如果要让父进程写，子进程读，就必须重新另开一个管道。管道的读写端是通过打开的文件描述符来传递的，所以两个进程必须从父进程那里继承文件描述符。只有两个进程都能访问同一管道时，他们才能通信。

五、管道的4种特殊情况

（1）如果指向管道写端的文件描述符都关闭了，但是仍有进程从管道的读端读数据，那么管道中剩余的数据被读完后，再次read 就会返回0。

（2）如果有指向管道写端的文件描述符没关闭，而持有管道写端的进程也没有向管道中写数据,这时有进程从管道读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会阻塞,直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。
（3）如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了，这时有进程向管道的写端write,那么该进程会收到信号SIGPIPE,通常会导致进程异常终止。
（4）如果所有指向管道读端的文件描述符没关闭，但是也不从管道中读取数据，这是如果进程向管道写端写数据，那么在管道被写满时，再写的话就会被阻塞，直到管道中有了空位置才写入数据并返回。

管道的缺点在于是没有名字，因此，只能用于有亲缘关系的进程之间进行通信，为了解决这个问题，又引入了命名管道（FIFO),命名管道提供了路径名与之关联，以FIFO的文件形式存储于文件系统中，所以只要访问该路劲，就能实现进程间的通信。FIFO总是按照先进先出的原则工作，第一个被写入的先出来。
一、命名管道的创建
用mkfifo函数来创建FIFO

int mkfifo(const char *path,mode_t mode);

二、命名管道的使用方法
先调用open（）将其打开，要以只读的方式打开，以写的方式打开写入（O_WRONLY）

三、命名管道的程序代码：
client端

#include<stdio.h>  
 #include<error.h>  
 #include<stdlib.h>  
 #include<string.h>  
 #include<fcntl.h>  
 #include<sys/types.h>  
 #include<sys/stat.h>  
 #include<unistd.h>  
 #define _PATH_ "./.tem"  
 int main()  
 {  
   int fd=open(_PATH_,O_RDONLY);  
   if(fd<0)  
   {  
     printf("open error");  
   }  
   char buf[1024];  
   memset(buf,&#39;\0&#39;,sizeof(buf));  
   while(1)  
   {  
    int ret =read(fd,buf,sizeof(buf));  
     if(ret>0)  
     {  
       buf[ret]=&#39;\n&#39;;  
       printf("serve said:%s\n",buf);  
     }  
   }  
   close(fd);  
    return 0;  
 }

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serve端

#include<stdio.h>  
#include<stdlib.h>  
#include<string.h>  
#include<fcntl.h>  
#include<sys/types.h>  
#include<sys/stat.h>  
#include<unistd.h>  
#define _PATH_ "./.tem"  
int main()  
 {  
   umask(0);  
   int ret = mkfifo(_PATH_,S_IFIFO |0666) ;  
   if(ret<0)  
   {  
     printf("mkfifo error\n");  
     return 1;  
    }  
   int fd=open(_PATH_,O_WRONLY);  
   if(fd<0)  
   {  
     printf("open error");  
   }  
   char buf[1024];  
   memset(buf,&#39;\0&#39;,sizeof(buf));  
   while(1)  
   {  
      printf("please iput\n");  
      scanf("%s",buf);  
      int ret =write(fd,buf,strlen(buf)+1);  
      if(ret<0)  
      {  
        printf("write error\n");  
        break;  
      }  
    }  
    close(fd);  
     return 0;  
  }

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