Linux系统编程-进程间通信(管道)

Posted 2022-02-24 DS小龙哥

1. 进程间通信方式介绍

这篇文章介绍Linux下进程的间的通信方式，常用的方式如下:

1. socket—网络通信
2. 管道---无名管道—命名管道---文件--FIFO
3. 消息队列
4. 共享内存
5. 信号量集
6. 信号—signal捕获信号---kill命令发送信号
 int kill(pid_t pid, int sig);

2. 标准流管道

标准流管道像文件操作有标准io流一样，管道也支持文件流模式。用来创建连接到另一进程的管道popen和pclose。
函数原型：

#include <stdio.h>
FILE* popen(const char* command, const char* open_mode);
int pclose(FILE* fp);

popen用于启动进程，用法含义与fopen类似，第二个参数填权限，支持填"r"和"w"。

pclose用于关闭进程，释放资源。

popen启动进程之后可以直接与启动的进程间通信，比较方便。

**示例代码: **从标准管道流中读取 打印/etc/profile的内容：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()

	FILE *file=NULL;
	size_t len=0;
	char buff[1024+1];
	
	file=popen("cat /etc/profile","r"); //执行cat /etc/profile命令，读方式。
  
  if(file!=NULL)
  
  	   len=fread(buff,1,1024,file); //读数据	
  	   buff[len]='\\0';
  	   printf("len=%d\\n %s\\n",len,buff);
   
  pclose(file); //等待线程结束。
  return 0;

3. 无名管道

无名管道用于有亲戚关系的进程间通信。 比如: 兄弟进程、父子进程等。

#include <unistd.h> 
int pipe(int fds[2]);

pipe函数用于创建一个无名管道，如果成功，fds[0]就存放可读的文件描述符，fds[1]就存放可写文件描述符。

返回值: 0表示成功，-1表示失败。

无名管道的特点：

1. 只能在亲缘关系进程间通信（父子或兄弟）
2. 半双工（固定的读端和固定的写端）
3. 虚拟管道文件是一个存在内存的特殊文件，可以用read、write函数进行操作。

这里说的管道，就像一条水管，有两个端口，一端进水，另一端出水。管道也有两个端口，分别是读端和写端，进水可看成数据从写端被写入，出水可看数据从读端被读出。在程序里分别就对应了read和write函数。

示例代码:

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

int main(int argc,char **argv)

    int fds[2];
    /*1. 创建无名管道:得到管道读写文件描述符  fds[0]和读端相对应， fds[1]和写端相对应*/
    pipe(fds);
    /*2. 创建子进程*/
    pid_t pid;
    pid=fork();
    if(pid==0) //子进程
    
        char buff[100+1];
        int cnt;
        //从管道的读端读取数据
        cnt=read(fds[0],buff,100); //带阻塞功能
        buff[cnt]='\\0';
        printf("子进程收到的数据:%d,%s\\n",cnt,buff);
    
    else //父进程
    
        char buff[]="1234567890";
        //向管道的写端写数据
        write(fds[1],buff,strlen(buff));
        //等待子进程结束
        wait(NULL);
        printf("父进程正常结束.\\n");
    
    return 0;

4. 命名管道

无名管道只能在亲缘关系的进程间通信大大限制了管道的使用，有名管道突破了这个限制，通过指定路径名的形式实现不相关进程间的通信，因为命名管道通信使用的管道是一个实体文件，在磁盘上的存在的，而无名管道是存在内存中的虚拟文件，其他进程无法访问，导致没有关联的进程无法进行通信。

4.1 在命令行如何创建管道文件?

[wbyq@wbyq test]$ mkfifo test.fifo
[wbyq@wbyq test]$ ls
test.fifo
[wbyq@wbyq test]$ ls -l
总用量 0
prw-rw-r--. 1 wbyq wbyq 0 10月 15 15:29 test.fifo

4.2 在命令行演示两个相关的进程通过进行管道文件进行通信

4.3 创建fifo文件的函数

1. 创建FIFO文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
参数：
pathname：创建的FIFO文件的全路径名；
mode：文件访问权限，比如0666。
返回值：如果创建成功，则返回0，否则-1。

2. 删除FIFO文件
#include <unistd.h>
int unlink(const char *pathname);

3. 用命令创建和删除FIFO文件
用命令mkfifo创建。
用命令unlink删除。

4.4 创建写端: FIFO

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

int main(int argc,char **argv)

    if(argc!=2)
    
        printf("./a.out <fifo文件--写>\\n");
        return 0;
    
    int fd=open(argv[1],O_WRONLY);
    if(fd<0)
    
        printf("%s 文件打开失败.\\n",argv[1]);
        return 0;
    
    char buff[]="1234567890";
    write(fd,buff,strlen(buff));
    close(fd);
    return 0;

示例代码: 进程B负责读数据
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc,char **argv)

    if(argc!=2)
    
        printf("./a.out <fifo文件--读>\\n");
        return 0;
    
    int fd=open(argv[1],O_RDONLY);
    if(fd<0)
    
        printf("%s 文件打开失败.\\n",argv[1]);
        return 0;
    
    char buff[100+1];
    int cnt;
    cnt=read(fd,buff,100);
    buff[cnt]='\\0';
    printf("buff=%s\\n",buff);
    close(fd);
    return 0;

4.5 创建读端: FIFO

在命令行演示两个相关的进程通过进行管道文件进行通信.

代码创建读端，读取数据:

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

int main(void)

    int fd=0;
    int len=0;
    char buff[100];
	fd=open("myfifo",O_RDONLY);
	len=read(fd,buff,100);
	buff[len]='\\0';
	printf("read: %s\\n",buff);
	return 0;