Linux进程间通信---管道和有名管道

一、管道

    管道：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单方向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用，因为管道

传递数据的单向性，管道又称为半双工管道。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。

    管道的特点决定了其使用的局限性：

• 数据只能由一个进程流向另一个进程（其中一个为写管道，另一个为读管道）；如果要进行全双工通信，需要

建立两个管道。

• 管道只能用于父子进程或者兄弟进程间的通信，也就是说管道只能用于具有亲缘关系的进程间的通信，无亲缘

关系的进程不能使用管道。

    管道的创建：

    Linux下创建管道可以通过函数pipe来完成。该函数如果调用成功则返回0，并且数组中将包含两个新的文件描述符;

如果有错误发生，返回-1，该函数返回两个文件描述符：pipefd[0]和pipefd[1]。前者打开来读，后者打开来写。该函

数的原型为：

    #include <fcntl.h>

    #include <unistd.h>

    int pipe(int pipefd[2]);

1. 下面是通过建立管道和创建父子进程间的通信：

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

int main()
{
    int fd[2];
    pid_t pid;
    int ret;
    ret= pipe(fd);
    if(ret== -1)
    {
        perror("pipe.
");
        exit(1);
    }
    pid= fork();
    if(pid== -1)
    {
        perror("fork.
");
        exit(1);
    }
    else if(pid== 0)
    {
        char buff[256];
        close(fd[1]);
        read(fd[0],buff,256);
        printf("Form parent say: %s
",buff);
        close(fd[0]);
    }
    else
    {
        char *say= "Hello Linux.";
        close(fd[0]);
        write(fd[1],say,strlen(say)+ 1);
        close(fd[1]);
        int status;
        wait(&status);
    }
    return 0;
}

                                      

    这是父子进程间利用管道进行通信的一个例子。

2. 下面是通过建立两个管道来实现父子进程间全双工通信：

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

int main()
{
    char *parent_talk[]= {"Hello","Can you tell me what time is it?","Ok,I must go,Bye",NULL};
    char *child_talk[]= {"Hi","No problem","See you,Bye",NULL};
    int fd1[2],fd2[2];
    pid_t pid;
    int ret;
    ret= pipe(fd1);
    if(ret== -1)
    {
        perror("pipe1.
");
        exit(1);
    }
    ret= pipe(fd2);
    if(ret== -1)
    {
        perror("pipe2.
");
        exit(1);
    }
    pid= fork();
    if(pid== -1)
    {
        perror("fork.
");
        exit(1);
    }
    else if(pid== 0)
    {
        char buff[256];
        close(fd1[1]);
        close(fd2[0]);
        int i= 0;
        char *talk= child_talk[i];
        while(talk!= NULL)
        {
            read(fd1[0],buff,256);
            printf("Parent say: %s
",buff);
            write(fd2[1],talk,strlen(talk)+ 1);
            talk= child_talk[++i];
        }
        close(fd1[0]);
        close(fd2[1]);
    }
    else 
    {
        char buff[256];
        close(fd1[0]);
        close(fd2[1]);
        int i= 0;
        char *talk= parent_talk[i];
        while(talk!= NULL)
        {
            write(fd1[1],talk,strlen(talk)+ 1);
            read(fd2[0],buff,256);
            printf("Child say: %s
",buff);
            talk= parent_talk[++i];
        }
        close(fd1[1]);
        close(fd2[0]);
        int status;
        wait(&status);
    }
    return 0;
}

                             

    这是通过建立两个管道来实现父子进程间全双工通信的例子。

二、有名管道      

    管道的有一个不足之处是没有名字，因此，只能用于具有亲缘关系的进程间通信，在有名管道(FIFO)提出后，该

限制得到了克服。FIFO不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存储于文件系统中。有名

管道是一个设备文件，因此，即使进程与创建FIFO的进程不存在亲缘关系，只要可以访问该路径，就能够通过FIFO相

互通信。需要注意的是，FIFO总是按照先进先出的原则工作，第一个被写入的数据将首先从管道中读出。

    有名管道的创建：

    Linux下有两种方式创建有名管道。一是在Shell下交互地建立一个有名管道，二是在程序中使用系统函数建立有

名管道。Shell方式下可使用mkfifo或mknod命令。创建有名管道的系统函数有两个：mkfifo和mknod。两个函数均定义

在头文件sys/stat.h中，函数的原型为：

    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);

    int mknod(const char *pathname,mode_t mode,dev_t dev);

    函数mkfifo参数中pathname为创建的有名管道的全路径名；mode为创建的有名管道的模式，指明其存取权限；函

数mknod参数中pathname为创建的有名管道的全路径名；mode为创建的有名管道的模式，指明其存取权限；dev为设

备值，该值取决于文件创建的种类，它只在创建设备文件时才会用到。这两个函数调用成功都返回0，失败都返回-1。

    下面是使用有名管道建立一个客户端/服务器的例子：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#define BUFFER_SIZE 256
const char *write_fifo= "write_fifo";
const char *read_fifo= "read_fifo";

int main()
{
    if(access(write_fifo,F_OK))
    {
        int ret= mkfifo(write_fifo,0755);
        if(ret== -1)
        {
            perror("mkfifo");
            exit(1);
        }
    }
    int write_fd= open(write_fifo,O_WRONLY);
    if(write_fd== -1)
    {
        perror("open write_fifo.");
        exit(1);
    }
    int read_fd;
    while(1)
    {
        read_fd= open(read_fifo,O_RDONLY);
        if(read_fd== -1)
        {
            sleep(1);
            continue;
        }
        break;
    }
    char sendbuf[BUFFER_SIZE];
    char recvbuf[BUFFER_SIZE];
    while(1)
    {
        printf("Ser:");
        scanf("%s",sendbuf);
        if(strcmp(sendbuf,"quit")== 0)
        {
            unlink(write_fifo);
            break;
        }
        write(write_fd,sendbuf,strlen(sendbuf)+ 1);
        read(read_fd,recvbuf,BUFFER_SIZE);
        printf("Cli:%s
",recvbuf);
    }
    close(write_fd);
    close(read_fd);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#define BUFFER_SIZE 256
const char *write_fifo= "write_fifo";
const char *read_fifo= "read_fifo";

int main()
{
    int read_fd= open(write_fifo,O_RDONLY);
    if(read_fd== -1)
    {
        perror("open write_fifio.");
        exit(1);
    }
    if(access(read_fifo,F_OK))
    {
        int ret= mkfifo(read_fifo,0755);
        if(ret== -1)
        {
            perror("mkfifo");
            exit(1);
        }
    }
    int write_fd= open(read_fifo,O_WRONLY);
    if(write_fd== -1)
    {
        perror("open read_fifo.");
        exit(1);
    }
    char sendbuf[BUFFER_SIZE];
    char recvbuf[BUFFER_SIZE];
    while(1)
    {
        read(read_fd,recvbuf,BUFFER_SIZE);
        printf("Ser:%s
",recvbuf);
        printf("Cli:");
        scanf("%s",sendbuf);
        if(strcmp(sendbuf,"quit")== 0)
        {
            unlink(read_fifo);
            break;
        }
        write(write_fd,sendbuf,strlen(sendbuf)+ 1);
    }
    close(write_fd);
    close(read_fd);
    return 0;
}