Linux进程通信之匿名管道

Posted 2020-11-17 Cjv

进程间的通信方式

　　进程间的通信方式包括，管道、共享内存、信号、信号量、消息队列、套接字。

进程间通信的目的

　　进程间通信的主要目的是：数据传输、数据共享、事件通知、资源共享、进程控制等。

进程间通信之管道

　　管道（pipe）：这种通讯方式有两种限制，一是半双工的通信，数据只能单向流动，二是只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
　　流管道(s_pipe): 去除了第一种限制，可以双向传输。

　　命名管道（name_pipe）：克服了管道没有名字的限制，还允许无亲缘关系进程间的通信。

Linux进程间通信机制

管道的创建　

　　pipe函数创建一个通信缓冲区，程序可以通过文件描述符fildes[0]和fildes[1]来访问这个缓冲区。返回值：成功返回0，错误返回-1。

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

管道的读写

　　参数fd为管道描述符，同文件描述符，可以使用文件I/O函数（close, read, write）对其进行操作。fd[0]为管道读端，fd[1]为管道写端。如不需要，可以关闭相应端的描述符。写入fd[1]的数据可以按照先进先出的顺序从fildes[0]中读出。

ssize_t read(fd[0], void *buf, size_t count);
ssize_t write(fd[1], void *buf, size_t count);

管道的实现

　　调用fork()创建两个子进程，使用系统调用pipe()建立一个管道，两个子进程分别向管道各写一句话：
Child process 1 is sending a message!
Child process 2 is sending a message!
　　而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。然后分别结束两个子进程。

　　注意事项：父进程和两个子进程间需要同步，使用waitpid()函数实现父进程等待子进程运行完毕后从管道中读取数据并打印。

　　由于fork函数让子进程完整地拷贝了父进程的整个地址空间，所以子进程都有管道的读端和写端。所以在相关进程中最好关掉不用的那一端。

　　要求“父进程先接收子进程P1发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息。”存在两个同步问题，两个子进程和父进程之间（先子写后父读）同步、子进程1和子进程2之间（先1写，再2写）。流程图如下所示：

管道实现进程间通信流程图

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

int main()
{
    int status;
    pid_t p1;
    pid_t p2;
    int fd[2];
    char revbuf[100];

    int ret = pipe(fd);                // 创建管道
    if (ret == -1)                    // 管道返回值为-1则失败
    {  
        perror("Pipe error!\\n");
        exit(1);
    }

    if ((p1 = fork()) == 0)            //子进程p1
    {
        char *child1 = "Child process 1 is sending a message!";

        close(fd[0]);                //关闭管道读端
        write(fd[1], child1, strlen(child1));    //子进程1向管道写数据
    }
    else if (p1 > 0)                　　//父进程
    {
        waitpid(p1, &status, 0);

        if ((p2 = fork()) == 0)        //子进程p2
        {
            char *child2 = "Child process 2 is sending a message!";

            close(fd[0]);            //关闭管道读端
               write(fd[1], child2, strlen(child2));    //子进程2向管道写数据
        }
        else if (p2 > 0)            //父进程
        {
            close(fd[1]);          //关闭管道写端

            // waitpid(p1, &status, 0);
            read(fd[0], revbuf, 100);
            printf("The msg1: %s\\n", revbuf);
            waitpid(p2, &status, 0);
            read(fd[0], revbuf, 100);
            printf("The msg2: %s\\n", revbuf);
        }
        else                            //创建进程2失败
        {
            perror("Fork p2 error!\\n");
            exit(1);
        }
    }
    else                            //创建进程1失败
    {
        perror("Fork p1 error!\\n");
        exit(1);       
    }
    return  0;
}