进程间通信之管道
2016-02-24 17:23
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无名管道(pipe)
1，管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道2，只能用于父子进程或者兄弟进程之间(具有亲缘关系的进程);
3，单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。
4，数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。
管道创建：
管道由调用pipe函数而创建
#include<unistd.h>
intpipe(intfileds[2]);#返回值：若成功则返回0，若出错则返回-1[/code]
经由参数filedes返回两个文件描述符：fileds[0]为读而打开，fileds[1]为写而打开，fileds[1]的输出是fileds[0]的输入。
但是单个进程中的管道没有什么用处。一般都是调用pipe的进程接着调用fork创建子进程，这样管道也相同的复制了一份到子进程，就创建了从父进程到子进程的IPC通道，如下图：
数据流方向：
父进程到子进程的管道，则父进程关闭管道的读端(fd[0])，子进程则关闭写端(fd[1])，如下图：
子进程到父进程的管道，则父进程关闭写端，子进程关闭读端。
当管道的一端被关闭后，下列两条规则起作用：
1，当读一个写端已被关闭的管道时，在所有数据都被读取后，read返回0，以指示达到了文件结束处
2，如果写一个读端已关闭的管道，则产生信号SIGPIPE
注：在写管道时，常量PIPE_BUF规定了内核中管道缓冲区的大小。如果对管道调用write，而且要求写的字节数小于等于PIPE_BUF，则此操作不会与其他进程对同一管道的write操作穿插进行。（主要发生在后续要讲的FIFO），用pathconf或者fpathconf函数可以确定PIPE_BUF的值。
示例：
#include"apue.h"
intmain(void)
{intn;
intpipe_fd[2];
pid_tpid;
charr_buf[100];
charw_buf[4];
memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
memset(w_buf,0,sizeof(r_buf));
p_wbuf=w_buf;
if(pipe(pipe_fd)<0)
err_sys("pipeerror");if((pid=fork())<0)
err_sys("forkerror");elseif(pid>0)//parent
{close(pipe_fd[0]);//read
strcpy(w_buf,"111");
if(write(pipe_fd[1],w_buf,4)!=-1)
printf("parentwriteover\n");}
else//child
{close(pipe_fd[1]);//write
n=read(pipe_fd[0],r_buf,100);
write(STDOUT_FILENO,line,n);
}
exit(0);
}
标准IO库函数：
在标准IO库中，为管道操作提供了两个函数（前面都是Unix环境下的库函数，标准库是跨平台的，在其他平台上仍能使用）
#include<stdio.h>
FILE*popen(constchar*cmdstring,constchar*type);#返回值：若成功则返回文件指针，若出错则返回NULL
intpclose(FILE*fp);#返回值：cmdstring的终止状态，若出错则返回-1
函数popen先执行fork，然后调用exec执行cmdstring，并且返回一个标准I/O文件指针。如果type是“r”，则文件指针连接到cmdstring的标准输出，如果type是“w”，则文件指针连接到cmdstring的标准输入。即执行popen，会先生成一个子进程来执行我们指定的程序，然后type是“r”，则子进程的标准输出会通过管道发送到原先进程，type是“w”，则原先进程通过管道发送给子进程的数据会成为子进程的标准输入。
而pclose函数则关闭标准IO流，等待命令执行结束，然后返回shell的终止状态。
命名管道(FIFO)
FIFO也是管道的一种，与无命名管道相比，FIFO可以用于不相关进程的数据交换。与前面提到pipe是一种文件一样，FIFO也是一种文件类型。创建FIFO类似于创建文件，FIFO的路径名存在于文件系统中。（操作时，把FIFO看作文件即可，不同进程可以通过对FIFO读写，从而来实现进程通信）
#include<sys/stat.h>
intmkfifo(constchar*pathname,mode_tmode);#返回值：若成功则返回0，出错则返回-1
参数说明：
pathname：是FIFO的路径名称。
mode：与open打开文件的模式一样，例如“r”、“w”等。
注：一般的文件I/O函数（open、close、read、write等）都可以用于已经创建的FIFO。另外，一个给定的FIFO有多个写进程是很常见的，这样则有可能出现多个进程的所写的数据互相穿插。为避免数据穿插，则需要考虑原子操作。如上面所说，常量PIPE_BUF说明了可被原子地写到FIFO的最大数据量。
FIFO的用途：
1)，FIFO由shell命令使用以便将数据从一条管道线传送到另一条，为此无需创建中间临时文件。
2)，FIFO用于客户进程-服务器进程应用程序中，以在客户进程和服务进程之间传递数据。
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