APUE学习笔记7——进程间通信
1 管道
管道一般是一种半双工的进程间通信方式,只能够在具有公共祖先的进程之间使用,比如一个管道由一个进程创建,然后该进程调用fork,之后父、子进程就可以使用该管道。
管道是调用pipe函数创建的。
#include <unistd.h> int pipe(int filedes[2]); /*返回值:成功返回0,出错则返回-1*/ /*经由参数filedes返回两个文件描述符,filedes[0]为读方式打开,filedes[1]则为写方式打开*/ /*进程数据从filedes[1]输出到管道,再从filedes[0]输入到进程*/
调用fork之后做什么取决于想要数据流的方向。对于从父进程到子进程的管道,父进程关闭fd[0],子进程关闭fd[1]。相反的,对于从子进程到父进程的管道,父进程关闭fd[1],子进程关闭fd[0]。
当管道的一端被关闭后,下列两条规则起作用:
- 当读一个写端已经被关闭的管道时,在所有数据被读取之后,read返回0,以指示达到了文件结束处。
- 当写一个读端已经被关闭的管道时,则产生信号SIGPIPE。如果忽略该信号或者捕捉该信号并从其处理函数返回,则write返回-1,errno被置为EPIPE。
常量PIPE_BUF规定了内核中管道缓冲区的大小。
一个简单的进程通讯程序:
#include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #define MAX 16 int main(void){ int fd[2]; pid_t pid; char line[MAX]; if(pipe(fd) < 0){ //初始化管道 printf("pipe error"); exit(1); } if(pid = fork() < 0){ printf("fork error"); exit(1); }else if(pid != 0) { //父进程 close(fd[0]); write(fd[1], "hello!", 7); }else{ //子进程 close(fd[1]); read(fd[0], line, MAX); printf(line); } exit(0); }
2 popen和pclose函数
标准I/O库提供了两个管道函数popen和pclose。这两个函数实现的操作是:创建一个管道,调用fork产生一个子进程,关闭管道的不使用端,exec执行一个shell以运行命令,然后等待命令终止。
#inlcude <stdio.h> FILE *popen(const char *cmdstring, const char *type); /*返回值:成功返回文件指针,出错返回NULL*/ int pclose(FILE *fp); /*返回值:cmdstring执行后的终止状态,出错返回-1*/
如果type是“r”,则popen返回的文件指针指向cmdstring的标准输出。如果type是“w”,则popen返回的文件指针指向cmdstring的标准输入。
cmdstring由系统shell按下列方式执行:
#sh -c cmdstring
3 FIFO
FIFO有时被称为命名管道。普通管道只能由相关进程使用,这些相关进程的共同祖先进程创建了这个管道。但是通过FIFO,不相关的进程也能交换数据。
创建FIFO类似于创建文件,实际上FIFO的路径名存在文件系统中。
#include <sys/stat.h> int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); /*返回值:成功返回0,出错返回-1*/
mkfifo函数中mode参数与open函数中的mode参数相同。创建了FIFO之后就可以用open函数打开它。一般的文件I/O函数(如close、read、write、unlink等)都可以用于FIFO。
打开FIFO时,非阻塞标志(O_NONBLOCK)产生下列影响:
- 默认情况(不指定O_NONBLOCK),一个进程以读的方式open FIFO会阻塞,一直到另一个进程以写的方式open该FIFO。类似的,一个进程以写的方式open FIFO会阻塞,一直到另一个进程以读的方式open该FIFO。
- 如果指定了O_NONBLOCK,则一个进程以读的方式open FIFO会立即返回。但是,如果没有其他进程以读的方式open FIFO,则一个进程以写的方式open FIFO将出错返回-1,并将errno置为ENXIO。
FIFO有下面两种用途:
- FIFO由shell命令使用以便将数据从一个管道线传送到另一条管道线,无需创建中间临时文件。
- FIFO用于客户进程-服务器进程之间传输数据。
4 消息队列、信号量和共享存储器
消息队列、信号量和共享存储器统称为XSI IPC。每个内核之中的IPC结构都用一个非负整数的标识符加以应用。与文件描述符不同,IPC标识符不是一个小的整数。当一个IPC结构被创建,以后又被删除时,与这种结构相关的标识符加1,直至到达最大值然后归零。
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