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Unix网络编程--进程间通信--管道通信

2013-08-28 13:06 337 查看

所有式样的Unix都提供管道，它由 pipe 函数创建，提供一个单路（单向）数据流。
原型如下：

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

该函数返回两个文件描述符：fd[0] fd[1]。前者打开用于读，后者打开来写。（都是站在进程的角度上来看读和写）
管道的典型用途是以下述方式为两个不同的进程（一个是父进程，一个是子进程）提供进程间的通信手段。首先，由一个进程创建管道后调用 fork 派生出一个自身的副本，过程如下所示：

注意：其实上面这张图说明的道理没有问题，但是图的画法确实是存在问题的。因为管道是单向传输数据流的，所以，当有两个不同的进程进行通信时，需要的是两个管道协同合作，而不是上图的画法。我们可以考虑一种情况，当父进程或者是子进程往管道里写入数据，因为管道里只要有数据就可以读出，所以，如果这时如果父进程或者是子进程读管道中的数据，那么读出的可能就是刚刚写入的数据，这样，就没能完成通信的任务。
所以，如果要实现通信，正确的步骤是：
（1）创建管道1（ fd1[0] 和 fd1[1] ）和管道（ fd2[0] 和 fd2[1] ）
（2）fork;
（3）父进程关闭管道1的读出端
（4）父进程关闭管道2的写入端
（5）子进程关闭管道1的写入端
（6）子进程关闭管道2的读出端
完成了以上步骤就好像下面这张图这样：

例子：
现在描述一个客户端-服务器的例子。main 函数创建两个管道并用 fork 生成一个子进程。客户然后作为父进程运行，服务器则作为子进程运行。第一个管道用于从客户向服务器发送路径名，第二个管道用于从服务器向客户发送该文件的内容（或者是一个出错消息），这样设置完毕后就得到下图所示的情形：

下面请看实现的实例程序：
mainpipe.c

#include	<sys/types.h>	/* basic system data types */
#include	<sys/time.h>	/* timeval{} for select() */
#include	<time.h>		/* timespec{} for pselect() */
#include	<errno.h>
#include	<fcntl.h>		/* for nonblocking */
#include	<limits.h>		/* PIPE_BUF */
#include	<signal.h>
#include	<stdio.h>
#include	<stdlib.h>
#include	<string.h>
#include	<sys/stat.h>	/* for S_xxx file mode constants */
#include	<unistd.h>
#include	<sys/wait.h>

#define MAXLINE 1024

void client(int, int);
void server(int, int);

int main(int argc, char **argv)
{
	int pipe1[2], pipe2[2];
	pid_t childpid;
	
	pipe(pipe1);
	pipe(pipe2);
	
	if ((childpid = fork()) == 0) {
		close(pipe1[1]);
		close(pipe2[0]);
		
		server(pipe1[0], pipe2[1]);
		exit(0);
	}
	
	close(pipe1[0]);
	close(pipe2[1]);
	
	client(pipe2[0], pipe1[1]);
	
	waitpid(childpid, NULL, 0);
	exit(0);
}

void client(int readfd, int writefd)
{
	size_t len;
	ssize_t n;
	char buff[MAXLINE];
	
	fgets(buff, MAXLINE, stdin);
	len = strlen(buff);
	if (buff[len - 1] == '\n')
		len--;
		
	write(writefd, buff, len);
	
	while ((n = read(readfd, buff, MAXLINE)) > 0)
		write(STDOUT_FILENO, buff, n);
}

void server(int readfd, int writefd)
{
	int fd;
	ssize_t n;
	char buff[MAXLINE+1];
	
	if ( (n = read(readfd, buff, MAXLINE)) == 0) {
		printf("end-of-file while reading pathname");
		exit(-1);
	}
		
	buff
 = '\0';
	
	if ( (fd = open(buff, O_RDONLY)) < 0) {
		snprintf(buff + n, sizeof(buff) - n, ": can't open, %s\n", strerror(errno));
		n = strlen(buff);
		write(writefd, buff, n);
	} else {
		while( (n = read(fd, buff, MAXLINE)) > 0)
			write(writefd, buff, n);
			close(fd);
	}
}

我在主目录下放置文件 test.txt，文件内容如下所示：

Hello! This is DLUTBruceZhang!
I love three things!
The sun, for the day;
The moon, for the night;
The you, forever.

编译运行程序得到如下输出：

由此可见，利用管道实现了进程间通信。

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