进程间通信——管道

要学习进程间通信方式之一的管道，就要了解进程间通信的相关概念。

进程间通信的本质：进程间通信的本质就是让不同的进程看到公共的资源

什么叫做进程间通信呢？

进程之间要交换数据，必须要通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核的缓冲区，进程2再从内核的缓冲区把数据拷走，内核提供的这种机制叫做：进程间通信

进程间通信的目的：

①数据的传输：一个进程要把数据传送给另外一个进程

②资源共享：多个进程之间要共享一份资源

③通知事件：一个进程要通知另外一个进程，告诉它发生了什么事情

④控制进程：有些进程需要完全控制另外一个进程

介绍完进程间通信，现在就要开始学习进程间通信的方式之一：管道

什么是管道？我们把从一个进程连接到另外一个进程的数据流叫做管道。

管道有两种分类：匿名管道和命名管道，我们先来学习匿名管道。

匿名管道：

那我们要如何创建一个匿名管道，在Linux下，我们创建管道的函数是：pipe

int pipe(int pipefd[2]);

参数：大小为2的文件描述符数组返回值：创建成功返回0，失败返回错误代码

现在我们在父子进程中创建一个管道，其原理如下图所示：

上面就是创建匿名管道的原理图，现在给出代码：

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

int main(){
	int fds[2];
	if(pipe(fds)<0){
		perror("perror");
		return 1;
	}
	pid_t id = fork();
	if(id == 0)//child->read
	{
		close(fds[1]);//子进程关闭写端
		char buff[1024];
		while(1){
			size_t size = read(fds[0],buff,sizeof(buff)-1);
			if(size >0)
			{
				buff[size] = '\0';
				printf("hello father,i am child:%s\n",buff);
			}
		}
	}
	else{//father->write
		close(fds[0]);//父进程关闭读端
		const char* msg = "hello child,i am father,hello pipe\n";
		while(1){
			write(fds[1],msg,strlen(msg));
			sleep(1);
		}
	}
	return 0;
}

由以上，我们可以得到匿名管道的特点：

①单向通信

②有血缘关系的进程才能通过管道进行相互通信，通常用于父子进程

③管道自带同步机制

④管道是面向字节流的通信服务

⑤与之相关的进程关闭的时候，管道也会随之关闭，我们把管道的生命周期叫做：“随进程”

命名管道：

在学习命名管道之前，我们再补充几个相关概念。

①我们知道管道的本质就是让两个进程看到一份公共的资源，那么我们就把两个进程看到的同一份资源叫做临界资源。

②把访问临街资源的代码叫做临界区，比如：读写部分操作的代码。

③在任意时刻，只允许一方访问临界区获取公共资源，这就是互斥。互斥也保证了访问的时候不会出错。

④Linux同时也会保证访问临界资源的原子性，所谓原子性就是完全相反的两种状态，比如：做了或者没做，没有正在做的状态。

⑤按照某种特定的顺序去访问临界资源的情况叫做同步。

Tip:绝大部分情况下，同步是互斥的前提条件

同时，互斥也会引进另外的问题，就是饥饿问题：当某一段一直在访问临界资源，且当前端的访问优先级比较高，那么另

外一端就无法被响应，此时就造成饥饿问题。

相关的概念补充完成之后，我们来学习命名管道，刚才在匿名管道中，我们知道匿名管道的缺点就是只能让具有血缘关系

的进程进行通信，但是如果两个进程之间没有血缘关系，但是需要进行通信，此时就需要命名管道。

如何创建我们的命名管道： mkfifo（）；

int mkfifo(const char* pathname,mode_t mode)

返回值：成功返回0，失败返回-1

参数：pathname 在指定文件路径下生成文件，这个文件叫做管道文件 mode：文件的权限

头文件：<sys/types.h> <sys/stat.h>

我们在linux中实现的时候，创建两个文件： client.c server.c 模拟服务器端和客户端，在server.c中创建管道文件，

client作为写端，server作为读端。

server.c代码：

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


int main()
{
	umask(0);
	if(mkfifo("./mypipe",0666|S_IFIFO)<0)//当前文件路径下创建管道文件，权限为只读只写
	{
		perror("mkfifo");
		return 1;
	}
	int fd = open("./mypipe",O_RDONLY);//服务器以只读方式打开
	if(fd <0 )
	{
		perror("open");
		return 2;
	}
	char buff[1024];
	while(1)
	{
		size_t size = read(fd,buff,sizeof(buff)-1);
		if(size>0){
			printf("client say#%s\n",buff);
		}else{
			if(size==0){
				perror("read");
				break;
			}
		}
	}
	close(fd);
	return 0;
}

client.c代码：

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

int main()
{
	int fd = open("./mypipe",O_WRONLY);//客户端以写方式打开
	if(fd <0 )
	{
		perror("open");
		return 2;
	}
	char buff[1024];
	while(1)
	{
		printf("please enter#");
		fflush(stdout);
		size_t size = read(0,buff,sizeof(buff)-1);
		if(size>0){
			buff[size-1] = 0;
			write(fd,buff,sizeof(buff)-1);
		}else{
			if(size == 0){
				perror("read");
				break;
			}
		}
	}
	close(fd);
	return 0;
}

运行时，虽然client进行的写操作，但是命名管道是在server中创建的，所以在运行的时候，要先去运行

server，在linux中运行时，我们可以打开两个命令行窗口，一个运行client，一个运行server，在client中

输入的字符就会在server中显示出来。

以上就是我们的命名管道。

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