进程间通信的总结之管道

无名管道

管道是Linux支持的最早的Unix IPC形式之一，具有以下特点：

　　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；

　　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）；

　　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，但不是一个普通的文件，它不属于某种文件系统，而死自立门户，单独构成一种文件系统，存在于内存之中；

　　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。

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
main()
{
	int pipe_fd[2];
	pid_t pid;
	char r_buf[100];
	char w_buf[4];
	char* p_wbuf;
	int r_num;
	
	memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
	memset(w_buf,0,sizeof(r_buf));
	p_wbuf=w_buf;
	if(pipe(pipe_fd)<0)
	{
		printf("pipe create error\n");
		return -1;
	}
	
	if((pid=fork())==0)
	{
		printf("\n");
		close(pipe_fd[1]);
		sleep(3);//确保父进程关闭写端
	    r_num=read(pipe_fd[0],r_buf,100);
printf(	"read num is %d   the data read from the pipe is %d\n",r_num,atoi(r_buf));
		
		close(pipe_fd[0]);
		exit();
	}
	else if(pid>0)
	{
	close(pipe_fd[0]);//read
	strcpy(w_buf,"111");
	if(write(pipe_fd[1],w_buf,4)!=-1)
		printf("parent write over\n");
	close(pipe_fd[1]);//write
		printf("parent close fd[1] over\n");
	sleep(10);
	}	
}

向管道写入数据时要注意：linux不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据。如果读进程不读走缓冲区的数据，那么写操作将一直阻塞。只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义，否则，向管道中写入数据的进程将受到内核的SIPPIPE信号，应用程序默认终止。如下程序：

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
main()
{
    int pipe_fd[2];
    pid_t pid;
    char r_buf[4];
    char* w_buf;
    int writenum;
    
    memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
    if(pipe(pipe_fd)<0)
    {
        printf("pipe create error\n");
        return -1;
    }
    
    if((pid=fork())==0)
    {
        close(pipe_fd[0]);//  注意
        close(pipe_fd[1]);
        sleep(10);    
        exit();
    }
    else if(pid>0)
    {
    sleep(1);  //等待子进程完成关闭读端的操作
    close(pipe_fd[0]);//write
    w_buf="111";
    if((writenum=write(pipe_fd[1],w_buf,4))==-1)
        printf("write to pipe error\n");
    else    
        printf("the bytes write to pipe is %d \n", writenum);
    
    close(pipe_fd[1]);
    }    
}

以上程序将不会执行，因为子进程将读管道关闭了，而父进程往管道里面写的话，将受到系统内核发送的终止信号而结束。如果你在父进程中将close(pipe_fd[0])打开，那么写入操作将会成功。

另外注意的一点是管道操作的写入操作不保证写入的原子性，管道中只要一有空间就将进行写入操作。(对并发写入操作的时候要注意当写入的数据量大于PIPE_BUF的时候，系统将不保证写入的原子性，这样可能读出的数据出现混乱。) 

还有一个缺点是管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息。