管道

• 什么是管道？
  一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个“管道”。

匿名管道pipe

• 用于父子间的通信
• 管道最大64K，由环形队列组成
• 需要占用两个文件描述符，分别作为管道读端、写端
• 管道是半双工的，需要确定通信方向
  父写子读，关闭父读、子写
  子写父读，关闭子读、父写
• 优点：稳定、经典

pipe函数原型

头文件：<unistd.h>

int pipe(int file_descriptor[2]);

功 能：创建一无名管道
参 数：file_descriptor：文件描述符数组,其中file_descriptor[0]表示读端,file_descriptor[1]表示写端
返回值:成功返回0，失败返回-1

开辟了管道之后如何实现两个进程间的通信呢？比如可以按下面的步骤通信。

1、父进程调用pipe开辟管道，得到两个文件描述符指向管道的两端。
2、父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。
3、父进程关闭管道读端，子进程关闭管道写端。父进程可以往管道里写，子进程可以从
4、管道里读，管道是用环形队列实现的，数据从写端流入从读端流出，这样就实现了进程间通信。

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#define MAXLINE 80

int main(void)
{
	int n;
	int fd[2];
	pid_t pid;
	char line[MAXLINE];

	if (pipe(fd) < 0) 
	{
		perror("pipe");
		exit(1);
	}
	if ((pid = fork()) < 0) 
	{
		perror("fork");
		exit(1);
	}
	if (pid > 0) // 父进程 
	{ 
		close(fd[0]);//关闭读端
		write(fd[1], "hello world\n", 12);
		wait(NULL);
	}
	else  //子进程
	{
		close(fd[1]);//关闭写端
		n = read(fd[0], line, MAXLINE);
		write(STDOUT_FILENO, line, n);
	}
	return 0;
}

运行结果

注意事项

• 如果试图从管道写端读取数据，或者向管道读端写入数据都将导致错误发生
• 写端未写完，写端暂时无数据，读端再次去读，read发生阻塞（读太快）
• 读端未读完，写端满了，写端再次写，write发生阻塞（写太快）
• 读端关闭，写端写数据，产生SIGPIPE信号，默认会终止进程
• 写端关闭，当数据读完，再次读返回0

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有名管道fifo

pipe是有血缘关系进程之间的通信，那么当没有血缘关系的进程想要通信怎么办？

• 创建一个有名管道fifo(也叫做named pipe)，解决无血缘关系的进程通信
• fifo是一个设备文件，本身无大小，在文件系统中以文件名的形式存在，因此即使进程与创建fifo的进程不存在血缘关系也依然可以通信，前提是可以访问该路径。
• fifo总是遵循先进先出的原则，即第一个进来的数据会第一个被读走
  

与匿名管道pipe的区别

• 提供了一个路径名与之关联，以fifo文件的形式存储于文件系统中，能够实现任何两个进程之间通信。而匿名管道对于文件系统是不可见的，它仅限于在父子进程之间的通信。 但是fifo底层是由pipe实现的。

如何创建fifo？

• 命令行上创建
  
• 程序内创建
  头文件：
  #include <sys/types.h>
  #include <sys/stat.h>
  函数原型：
  int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

做个测试，分别写两个程序，一个写，一个读
写进程

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

int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd;
	char buff[1024] = "hello world\n";

	if (argc < 2)
	{
		printf("enter you fifoname\n");
		exit(1);
	}
	fd = open(argv[1], O_WRONLY);//只写方式打开

	if (fd < 0)
	{
		perror("open\n");
	}

	write(fd, buff, strlen(buff));//写入hello world
	close(fd);

	return 0;
}

读进程

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

int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd;
	int len;
	char buff[1024] = "hello world\n";

	if (argc < 2)
	{
		printf("enter you fifoname\n");
		exit(1);
	}
	fd = open(argv[1], O_RDONLY);//只写方式打开

	if (fd < 0)
	{
		perror("open\n");
	}

	len = read(fd, buff, sizeof(buff));
	write(STDOUT_FILENO, buff, len);
	close(fd);

	return 0;
}

测试结果如下

首先myfifo是我们提前创建好的fifo管道文件，然后执行写进程，再执行读进程。读到了hello world，执行前后myfifo文件大小都为0

注意事项

• 当只写打开FIFO管道时，如果没有FIFO没有读端打开，则open写打开会阻塞。
• FIFO内核实现时可以支持双向通信（pipe单向通信，因为父子进程共享同一个file结构体）
• FIFO可以一个读端，多个写端；也可以一个写端，多个读端。