进程间通信之管道--pipe和fifo使用

Posted 2021-01-24 Super_J

匿名管道pipe

函数原型：

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

参数说明

fildes是我们传入的数组，也是一个传出参数。fildes[0]是读端，fildes[1]是写端。

返回值

• 成功调用返回0。
• 失败调用返回-1且设置errno.

实例

现在实现一个用父进程读，子进程写的管道例子。

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int pipefd[2];
    pipe(pipefd);
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0)
    {
        //子进程写
        //关闭读
        close(pipefd[0]);
        write(pipefd[1], "hello fuck!", 15);
        sleep(1);
    }
    else if (pid > 0)
    {
        //关闭写
        close(pipefd[1]);
        char buf[16] = {0};
        read(pipefd[0], buf, sizeof(buf));
        printf("%s
", buf);
    }
    return 0;
}

在这个程序执行之后，父进程会读取到子进程所写的数据。在这个简单的例子中看不到什么坑点。

坑点

在亲缘进程中，我们使用管道要注意以下几点。就拿父子进程作为例子：

当前情况是，双方都掌控有读写端，都可以操作。
fork之后，共享管道的读写端。我们一方读一方写，最好要自己指定方向，使数据沿着固定的方向流动。如：

我们这样就指定了子进程来写，父进程来读。也就是说，我们仅仅只需要在代码上加上两个Close就可以完成这个功能：close父进程的写端，close子进程的读端。

如果我们不这样会发生什么？

坑点总结

• 写进程：
  • 读端全部关闭： 在写进程中，如果内核发现读端全部关闭，内核会认为没有人会来读数据，因此杀死写进程，通过发出的SIGPIPE。
  • 读端并未全部关闭： 在写进程中，如果内核发现读端并未全部关闭，会写入数据直到管道满，write会阻塞，等待数据被读取，有地方可写会再写。
• 读进程：
  • 写端全部关闭： 在读进程中，写端全部关闭，会读取完管道中的数据，然后返回0，表示读到末尾了。和文件读取一致。
  • 写端并未全部关闭： 在读进程中，写端并未全部关闭，如果管道有数据就会读取，没有数据就会阻塞等待写端的写入。

其中特别要注意，写端没有全关闭的时候并且无数据的时候，读端会阻塞等待写。

Note

• 数据不能反复读取，读了就会被取走。
• 半双工。
• 有亲缘关系进程间使用。
• 可以通过ulimit -a指令查看各种块的限制大小。其中pipe size就是管道的大小。

FIFO有名管道

此管道突破了匿名管道只能亲缘间通信的限制。

可以用命令直接创建一个有名管道：

mkfifo myfifo

就可以看到一个myfifo管道了。Linux下一切皆文件，打开这个管道和打开文件一样，用open函数即可。

下面写了一个读程序和写程序，可以参考：

//读进程，读了就会被取走，可同时执行两次看结果
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd = open("myfifo", O_RDONLY);
    while (1)
    {
        char buf[128] = {0};
        int ret = read(fd, buf, sizeof(buf));   //如果写端被关闭，读端返回0，就是读到末尾了。
        if (ret)    printf("%s
", buf);
        else break;
    }
    return 0;
}

写程序如下：

//写进程。
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd = open("myfifo", O_WRONLY);
    int num = 1;
    while (1)
    {
        char buf[128] = {0};
        sprintf(buf, "read data:%04d", num++);
        write(fd, buf, strlen(buf));
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

和普通文件操作并无区别。

Note

假设我们先执行读程序，还没执行写程序时，会阻塞，直到写端被打开。

同理，我们先执行写程序，还没执行读程序时，也会阻塞，知道读端被打开。

以上告诉我们，fifo必须两端都打开的时候才能工作，否则阻塞。