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：

1. 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。
2. 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：

1. 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。
2. 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。

（未完待续）