linux-进程管道通信-基于C语言
什么是管道
UNIX系统在OS的发展上，最重要的贡献之一便是该系统首创了管道(pipe)。这也是UNIX系统的一大特色。
所谓管道，是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者—消费者方式进行通信的一个共享文件，又称为pipe文件。由写进程从管道的写入端（句柄1）将数据写入管道，而读进程则从管道的读出端读出数据。
管道的类型
有名管道
一个可以在文件系统中长期存在的、具有路径名的文件。用系统调用mknod( )建立。它克服无名管道使用上的局限性，可让更多的进程也能利用管道进行通信。因而其它进程可以知道它的存在，并能利用路径名来访问该文件。对有名管道的访问方式与访问其他文件一样，需先用open( )打开。
无名管道
一个临时文件。利用pipe( )建立起来的无名文件(无路径名)。只用该系统调用所返回的文件描述符来标识该文件，故只有调用pipe( )的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符，才能利用该文件(管道)进行通信。当这些进程不再使用此管道时，核心收回其索引结点。
二种管道的读写方式是相同的，本文只讲无名管道。
pipe文件的建立
分配磁盘和内存索引结点、为读进程分配文件表项、为写进程分配文件表项、分配用户文件描述符。
读/写进程互斥
内核为地址设置一个读指针和一个写指针，按先进先出顺序读、写。
为使读、写进程互斥地访问pipe文件，需使各进程互斥地访问pipe文件索引结点中的直接地址项。因此，每次进程在访问pipe文件前，都需检查该索引文件是否已被上锁。若是，进程便睡眠等待，否则，将其上锁，进行读/写。操作结束后解锁，并唤醒因该索引结点上锁而睡眠的进程。
所涉及的系统调用
pipe( )
建立一无名管道。系统调用格式
pipe(filedes);
参数定义
int pipe(filedes);
int filedes[2];
其中，filedes[1]是写入端，filedes[0]是读出端。
该函数使用头文件如下：
#include <unistd.h>
#inlcude <signal.h>
#include <stdio.h>
read( )
系统调用格式
read(fd,buf,nbyte);
功能: 从fd所指示的文件中读出n byte个字节的数据，并将它们送至由指针buf所指示的缓冲区中。如该文件被加锁，等待，直到锁打开为止。
参数定义
int read(fd,buf,nbyte);
int fd;
char *buf;
unsigned nbyte;
write( )
系统调用格式
write(fd,buf,nbyte)
功能：把n byte 个字节的数据，从buf所指向的缓冲区写到由fd所指向的文件中。如文件加锁，暂停写入，直至开锁。
参数定义同read( )。
参考程序
程序创建两个子进程，用无名管道和有名管道两种方式实现父进程与子进程的数据通信。第一个子进程向管道写入“I am child 1”，第二个子进程向管道写入“I am child 2”。父进程从管道中读取两个子进程写入的数据并打印。要求先打印“I am child 1”,后打印“I am child 2”。
无名管道
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
int pid1, pid2;
void main() {
int fd[2];
char outpipe[100], inpipe[100];
pipe(fd); /*创建一个管道*/
while ((pid1 = fork()) == -1);
if (pid1 == 0) {
lockf(fd[1], 1, 0);
sprintf(outpipe, "I am child 1");
/*把串放入数组outpipe中*/
write(fd[1], outpipe, 50); /*向管道写长为50字节的串*/
// sleep(5); /*自我阻塞5秒*/
lockf(fd[1], 0, 0);
exit(0);
} else {
while ((pid2 = fork()) == -1);
sleep(1);
if (pid2 == 0) {
lockf(fd[1], 1, 0); /*互斥*/
sprintf(outpipe, "I am child 2");
write(fd[1], outpipe, 50);
// sleep(1);
lockf(fd[1], 0, 0);
exit(0);
} else {
wait(0); /*同步*/
read(fd[0], inpipe, 50); /*从管道中读长为50字节的串*/
printf("%s\n", inpipe);
wait(0);
read(fd[0], inpipe, 50);
printf("%s\n", inpipe);
exit(0);
}
}
}
有名管道
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
int pid1, pid2;
void main() {
char *filename = "fifo";
remove(filename);
int res = mkfifo(filename,0666);
if(res < 0)
{
perror("mkfifo error");
return -1;
}
int fd = open(filename,O_RDWR);
if(fd < 0)
{
perror("open error");
return -2;
}
char outpipe[100], inpipe[100];
while ((pid1 = fork()) == -1);
if (pid1 == 0) {
lockf(fd, 1, 0);
sprintf(outpipe, "I am child 1");
/*把串放入数组outpipe中*/
write(fd, outpipe, 50); /*向管道写长为50字节的串*/
// sleep(5); /*自我阻塞5秒*/
lockf(fd, 0, 0);
exit(0);
} else {
while ((pid2 = fork()) == -1);
sleep(1);
if (pid2 == 0) {
wait(0);
lockf(fd, 1, 0); /*互斥*/
sprintf(outpipe, "I am child 2");
write(fd, outpipe, 50);
// sleep(1);
lockf(fd, 0, 0);
exit(0);
} else {
wait(0); /*同步*/
read(fd, inpipe, 50); /*从管道中读长为50字节的串*/
printf("%s\n", inpipe);
wait(0);
read(fd, inpipe, 50);
printf("%s\n", inpipe);
exit(0);
}
}
close(fd);
unlink(filename);
}
