实现进程间通信:匿名管道和命名管道

发布时间:2020-08-18 09:52:10 作者:小止1995
来源:网络 阅读:2564

通信:因为进程有强大独立性,当想把自己数据交给另一个进程,需要通信。

通信本质:让不同进程看到相同资源。

实现进程间通信:匿名管道和命名管道

  1. 匿名管道:管道:通过某种机制传递资源(数据),匿名管道只适用于有血缘关系的进程,一般用于父,子进程通信。

    a.创建管道

    b.创建子进程

    c.父,子进程关闭自己不需要的文件描述符

    注意:匿名管道提供单向通信,父读子写或父写子读,若要实现双向通信,可再创建一个管道。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int _pipefd[2]={-1,-1};
    int ret=pipe(_pipefd);
    if(ret==-1)
    {
        perror("pipe");
        return 2;
    }
    pid_t id=fork();
    if(id<0)
    {
        perror("fork");
        return 2;
    }
    else if(id==0)
     {
        close(_pipefd[0]);
        char buf[]="hello world";
        int count=5;
        while(count--)
        {
            write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
            sleep(1);
        }
    }
    else
     {  
       close(_pipefd[1]);
       char buf[1024]={0};
       while(1)
        {
          memset(buf,'\0',sizeof(buf));
          ssize_t _size=read(_pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);
          if(_size>0)
          {
               buf[_size]='\0';
               printf("buf:%s\n",buf);
          }    
        }
    }
    return 0; 
}

运行结果:实现进程间通信:匿名管道和命名管道

使用管道需注意以下四种情况:

1.如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了仍然有进程从管道的读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会返回0,就像读到文件末尾一样。

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<string.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 #include<sys/types.h>
  5 #include<stdlib.h>
  6 int main()
  7 {
  8     int _pipefd[2]={-1,-1};
  9     int ret=pipe(_pipefd);
 10     if(ret==-1)
 11     {
 12         perror("pipe");
 13         return 2;
 14     }
 15
 16     pid_t id=fork();
 17     if(id<0)
 18     {
 19         perror("fork");
 20         return 2;
 21     }
 22     else if(id==0)
 23      {
 24         close(_pipefd[0]);
 25         char buf[]="hello world";
 26         int count=5;
 27         int i=0;
 28         while(count--)
 29         {
 30             if(i==3)
 31             {
 32                 printf("I want sleep\n");
 33                 break;
 34             }
 35             write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
 36             sleep(1);
 37             i++;
 38         }
 39         close(_pipefd[0]);
 40     }
 41     else
 42     {
 43         close(_pipefd[1]);
 44         char buf[1024]={0};
 46         while(1)
 47         {
 48             memset(buf,'\0',sizeof(buf));
 49             ssize_t _size=read(_pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);
 50             if(_size>0)
 51             {
 52                   buf[_size]='\0';
 53                 printf("buf:%s\n",buf);
 54             }
 55         }
 56     }
 57     return 0;
 58 }

运行结果:实现进程间通信:匿名管道和命名管道

2.如果有指向管道写端的文件描述符没关闭,持有管道写端的进程也没有向管道中写数据,这时有进程从管道读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会阻塞,直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。

1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/wait.h>
  3 #include<string.h>
  4 #include<unistd.h>
  5 #include<sys/types.h>
  6 #include<stdlib.h>
  7 int main()
  8 {
  9     int _pipefd[2]={-1,-1};
 10     int ret=pipe(_pipefd);
 11     if(ret==-1)
 12     {
 13         perror("pipe");
 14         return 2;
 15     }
 16 
 17     pid_t id=fork();
 18     if(id<0)
 19     {
 20         perror("fork");
 21         return 2;
 22     }
 23     else if(id==0)
 24     {
 25         close(_pipefd[0]);
 26         char buf[]="hello world";
 27         int count=5;
 28         int i=0;
 29         while(count--)
 30         {
 31              if(i==3)
 32              {
 33                   printf("I want sleep\n");
 34                   sleep(10);
 35              }
 36              write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
 37              sleep(1);
 38              i++;
 39         }
 40         close(_pipefd[0]);
 41     }
 42     else
 43     {
 44         close(_pipefd[1]);
 45         char buf[1024]={0};
 46         while(1)
 47         {
 48             memset(buf,'\0',sizeof(buf));
 49             ssize_t _size=read(_pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);
 50             if(_size>0)
 51             {
 52                 buf[_size]='\0';
 53                 printf("buf:%s\n",buf);
 54             }
 55         }
 56     }
 57     return 0;
 58 }

运行结果:

实现进程间通信:匿名管道和命名管道

实现进程间通信:匿名管道和命名管道

3.如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了,这时有进程向管道的写端write,那么该进程会收到信号SIGPIPE,通常会导致进程异常终止

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/wait.h>
  3 #include<string.h>
  4 #include<unistd.h>
  5 #include<sys/types.h>
  6 #include<stdlib.h>
  7 int main()
  8 {
  9     int _pipefd[2]={-1,-1};
 10     int ret=pipe(_pipefd);
 11     if(ret==-1)
 12     {
 13         perror("pipe");
 14         return 2;
 15     }
 16 
 17     pid_t id=fork();
 18     if(id<0)
 19     {
 20         perror("fork");
 21         return 2;
 22     }
 23     else if(id==0)
 24     {
 25         close(_pipefd[0]);
 26         char buf[]="hello world";
 27         int count=5;
 28         while(count--)
 29         {
 30              write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
 31              sleep(1);
 32         }
 33         close(_pipefd[0]);
 34     }
 35     else
 36     {
 37         close(_pipefd[1]);
 38         char buf[1024]={0};
 39         int i=5;
 40         while(i--)
 41         {
 42             if(i==3)
 43             {
 44                 close(_pipefd[0]);
 45             }
 46             memset(buf,'\0',sizeof(buf));
 47             ssize_t _size=read(_pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);
 48             if(_size>0)
 49             {
 50                 buf[_size]='\0';
 51                 printf("buf:%s\n",buf);
 52             }
 53         }
 54         int status=0;
 55         pid_t _pid=waitpid(id,&status,0);
 56         printf("waitpid: %d,return status:%d\n",id,status&0xff);
 57     }
 58     //printf("%d ,%d \n",_pipefd[0],_pipefd[1]);
 59     return 0;
 60 }

运行结果:

实现进程间通信:匿名管道和命名管道

实现进程间通信:匿名管道和命名管道


4.如果有指向管道读端的文件描述符没关闭,持有管道读端的进程也没有从管道中读数据,这时有进程向管道写端写数据,那么在管道被写满时再次write会阻塞,直到管道中有空位置了才写入数据并返回。 

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/wait.h>
  3 #include<string.h>
  4 #include<unistd.h>
  5 #include<sys/types.h>
  6 #include<stdlib.h>
  7 int main()
  8 {
  9     int _pipefd[2]={-1,-1};
 10     int ret=pipe(_pipefd);
 11     if(ret==-1)
 12     {
 13         perror("pipe");
 14         return 2;
 15     }
 16 
 17     pid_t id=fork();
 18     if(id<0)
 19     {
 20         perror("fork");
 21         return 2;
 22     }
 23     else if(id==0)
 24     {
 25         close(_pipefd[0]);
 26         char buf[]="hello world";
 27         int count=5;
 28         while(count--)
 29         {
 30              write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
 31              sleep(1);
 32         }
 33         close(_pipefd[0]);
 34     }
 35     else
 36     {
 37         close(_pipefd[1]);
 38         int status=0;
 39         pid_t wait=waitpid(id,&status,0);
 40         if(wait==id)
 41            printf("wait:%d,status:%d\n",wait,status);
 42     }
 43     return 0;
 44 }

总结匿名管道特点:

  1. 单向通信,适用于有血缘关系的进程通信。

  2. 管道提供流式服务(数据按序,不规定一次读多少)

  3. 管道内部有保证数据读完(完整性)。

  4. 进程间同步

通过路径看到共同资源

  1. 在shell下交互的建立

  2. 调用函数

//client:
  1 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 #include<sys/stat.h>
  5 #include<stdlib.h>
  6 #include<string.h>
  7 #include<fcntl.h>
  8 int main()
  9 {
 10     umask(0);
 11     int fd=mkfifo("./.tmp",S_IFIFO|0666);
 12     if(fd<0)
 13     {
 14         perror("mkfifo");
 15         exit(1);
 16     }
 17     int _fd=open("./.tmp",O_WRONLY);
 18     if(_fd<0)
 19     {
 20         perror("mkfifo");
 21         exit(1);
 22     }
 23     while(1)
 24     {
 25     char buf[1024];
 26     fflush(stdout);
 27     memset(buf,'\0',sizeof(buf));
 28     printf("client:");
 29     size_t size=read(0,buf,sizeof(buf)-1);
 30     buf[size]='\0';
 31     write(_fd,buf,strlen(buf));
 32     }
 33     return 0;
 34 }
//server:
  1 #include<stdio.h>
  2 #include<string.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 #include<sys/stat.h>
  5 #include<fcntl.h>
  6 #include<unistd.h>
  7 #include<stdlib.h>
  8 int main()
  9 {
 10     int _fd=open("./.tmp",O_RDONLY);
 11     if(_fd<0)
 12     {
 13         perror("open");
 14         exit(1);
 15     }
 16     char buf[1024];
 17     while(1)
 18     {
 19         memset(buf,'\0',sizeof(buf));
 20         ssize_t _size=read(_fd,buf,sizeof(buf)-1);
 21         if(_size>0)
 22         {
 23             buf[_size]='\0';
 24             printf("server:%s",buf);
 25         }
 26         else
 27         {
 28             printf("read error\n");
 29             break;
 30         }
 31     }
 32     close(_fd);
 33     return 0;
 34 }
//Makefile编写:
 .PHONY:all
  2 all:client server
  3
  4 client:client.c
  5     gcc -o $@ $^
  6 server:server.c
  7     gcc -o $@ $^
  8 .PHONY:clean
  9 clean:
 10     rm -f client server .tmp

结果验证:打开两个终端,不同进程可以通信。

实现进程间通信:匿名管道和命名管道

推荐阅读:
  1. [Linux管道和IPC]命名管道操作--命名管道通信接收服务器端
  2. [Linux管道和IPC]命名管道操作--命名管道通信发送客户端

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实现 管道 进程通信

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