Linux 进程间通信 无名管道（pipe）

无名管道：

1）只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（无名管道是某一个进程创建的，不像普通文件有路径，在文件系统中是不可见的，其他进程要想打开，只能通过继承的方式去打开）

2）半双工的通信模式，具有固定的读端和写端

3）管道可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写可以使用文件IO如read、write函数。

4）管道是基于文件描述符的通信方式。当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符fd[0]和fd[1]。其中fd[0]固定用于读管道，而fd[1]固定用于写管道。

注意事项：
1）当管道中无数据时，读操作会阻塞

2）管道中有数据，将写端关闭，可以将数据读出

3）管道中无数据，将写端关闭，读操作会立即返回

4）管道中装满数据写阻塞，一旦有4k空间，写继续

5）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，会导致管道破裂，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIGPIPE信号(通常Broken 　      pipe错误)。

6）不管pipe还是FIFO当把读端和写端都关闭的时候，管道存放在内存中的内容都会被自动释放

7）当用open打开的时候，当只打开读端，或者只打开写端，open会阻塞

创建无名管道：

int pipe(int pipefd[2]);

 参数：文件描述符 fd[0]：读端 fd[1]:写端

成功返回 0 ，失败返回 -1

 例子1：管道中没有数据时读操作阻塞

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd[2];
    char buf[50] = {0};//缓存

    if(pipe(fd)!=0)// 创建无名管道
    {
        perror("pipe fail: ");
        exit(1);
    }
    printf("%d %d
",fd[0],fd[1]);//打开的文件描述符，此处为3，4 默认打开 0,1,2,标准输入，输出，出错
    //管道中没有数据的时候读阻塞
  //  write(fd[1],"hello",10);  //此处不向管道写数据时，读操作会阻塞，管道中有数据时，读操作后结束进程
    read(fd[0],buf,10);
    printf("%s",buf);
    putchar(10); // '
'
    return 0;
}

测试：读操作一直阻塞

 例子2：管道中有数据，将写端关闭，可以将数据读出

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd[2];
    char buf[50] = {0};//缓存
    if(pipe(fd)!=0)// 创建无名管道
    {
        perror("pipe fail: ");
        exit(1);
    }
    printf("%d %d
",fd[0],fd[1]);//打开的文件描述符，默认打开 0,1,2
    //管道中有数据，写端关闭，可以将数据读出
    write(fd[1],"12349",5); //向管道中写入数据，然后关闭写端
    close(fd[1]);
    read(fd[0],buf,5);
    printf("%s",buf);
    putchar(10); // '
'
    return 0;
}

测试：

例子3：管道中无数据，将写端关闭，读操作会立即返回

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd[2];
    char buf[50] = {0};//缓存
    if(pipe(fd)!=0)// 创建无名管道
    {
        perror("pipe fail: ");
        exit(1);
    }
    printf("%d %d
",fd[0],fd[1]);//打开的文件描述符，默认打开 0,1,2
    //写端关闭，管道中无数据，读操作立即返回
    close(fd[1]);
    read(fd[0],buf,5);

    return 0;
}

测试：管道中无数据，写端关闭，读操作直接返回

 

 例子4：管道大小 64K 

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

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd[2];
    char buf[50] = {0};//缓存
    if(pipe(fd)!=0)// 创建无名管道
    {
        perror("pipe fail: ");
        exit(1);
    }
    printf("%d %d
",fd[0],fd[1]);//打开的文件描述符，默认打开 0,1,2
    //管道大小 64k
    int num = 0;
    ssize_t size;
    while(1) //循环一直运行，当写入 64K 后悔阻塞
    {
        size = write(fd[1],"123",1024);
        printf("size = %ld
",size);  //每次写入1024个字节，即 1K ，此次编译会警告
        num++;
        printf("num = %d
",num);
    }
    return 0;
}

测试：

 

警告类型不匹配

 例子5： 管道中装满数据写阻塞，一旦有4k空间，写继续

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

//int pipe(int pipefd[2]);

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd[2];

    char buf_w[65536] = {0}; //一次写入 64K 数据
    char buf_r[4096] = {0};  //一次读出 4K 数据

    if(pipe(fd)!=0)// 创建无名管道
    {
        perror("pipe fail: ");
        exit(1);
    }

    printf("%d %d
",fd[0],fd[1]);//打开的文件描述符，默认打开 0,1,2


    //管道中装满数据写阻塞，一旦有 4k， 才可以继续进行写操作
    write(fd[1],buf_w,65536);//一次写入 64k
//    read(fd[0],buf_r,4096); //一次读出4k，在进行写操作 ，程序直接结束
    read(fd[0],buf_r,4095); //一次读出 4k-1，在进行写操作  ，此时运行程序阻塞
    write(fd[1],"a",1); // 先读出 4K 数据在写一个字符，或者读4K - 1 个字符，在进行写操作

    return 0;
}

测试：当读出 4K 数据时可以正常写入，当读出 4K-1 数据时 程序阻塞