一、 Linux进程间通信概述
主要分为以下几种：管道（无名管道pipe和命名管道FIFO）、信号（signal）、消息队列、共享内存、信号量、套接字（socket）等。
主要分为以下4个领域
（1）消息传递（管道，FIFO，消息队列）
（2）同步（互斥锁，条件变量，读写锁，信号量）
（3）共享内存区（匿名共享内存区，有名共享内存区）
（4）过程调用（Solaris门，Sun RPC）
二、 无名管道PIPE
普通Linux都允许重定向，而重定向就是使用的管道。管道是单向的，先进先出，固定大小，一个进程向管道里进行输入，另一个进程从管道里获取输出。一旦数据被读出，则从管道里面删除，其它进程无法再读到该数据。
管道采用了简单的流控制模式，进程在读空管道时，会一直阻塞到有进程对管道进行写时；同样，进行在写一个已满的管道时，会阻塞到有进程将管道数据取出时。
1.主要函数
l int pipe(int fd[2])
返回值：如果成功，返回0；否则返回-1
errno=EMFILE(没有空亲的文件描述符）
EMFILE（系统文件表已满）
EFAULT（fd数组无效）
注意：fd[0]用于读取管道，fd[1]用于写入管道。
l int read(int fd, char *buf, int len)
int write(int fd, char *buf, int len)
返回值：如果成功，则返回读出或写入的字节数；否则，返回-1
l FILE *popen(const char *command, const char *type)
与linux中文件操作有文件流的标准I/O一样，管道的操作也支持基于文件流的模式。
返回值：如果成功，返回一个新的文件流；否则返回NULL
参数：command为输入的命令，type为r或w，表示读或写，不能同时为读写。如果输入rw，则只读取第一个字符作为type，即为读。
l int pclose(FILE *stream)
返回值：返回系统调用wait4()的状态。如果stream无效或调用wait4()失败，则返回1。
2. 实例
（1）管道实例
#include <iostream.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> using namespace std; int main(int argc, char *argv[]) { int pipe_fd1[2], pipe_fd2[2]; pid_t pid; char buf_r[100], buf_pr[100]; char* p_wbuf; int r_num, pr_num; if(pipe(pipe_fd1) < 0 || pipe(pipe_fd2) < 0) { cout<<"Create pipe failed!"<<endl; return -1; } if((pid = fork()) < 0) { cout<<"Create process failed!"<<endl; return -1; } else if(pid == 0) //child { close(pipe_fd1[1]); if((r_num=read(pipe_fd1[0],buf_r,100))>0){ cout<<"Child receive : "<<buf_r<<endl; close(pipe_fd2[0]); if(write(pipe_fd2[1], "I receive the data", strlen("I receive the data")) < 0) cout<<"child write failed"<<endl; close(pipe_fd2[1]); } else { close(pipe_fd2[0]); if(write(pipe_fd2[1], "I cannot receive the data", strlen("I cannot receive the data")) < 0) cout<<"child write failed"<<endl; close(pipe_fd2[1]); } close(pipe_fd1[0]); exit(0); } else //parent { close(pipe_fd1[0]); if(write(pipe_fd1[1], "Hello child, I am parent!", strlen("Hello child, I am parent!")) < 0) cout<<"parent write failed"<<endl; close(pipe_fd1[1]); close(pipe_fd2[1]); if((pr_num=read(pipe_fd2[0],buf_pr,100))>0){ cout<<"Parent receive : "<<buf_pr<<endl; } close(pipe_fd2[0]); waitpid(pid, NULL, 0); exit(0); } return 0; }
（2）popen实例
#include <iostream.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <fcntl.h> #define BUFSIZE 1024 int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp = NULL; char *cmd = "ps -ef"; char buf[BUFSIZE]; buf[BUFSIZE]='\0'; if((fp = popen(cmd, "r")) < 0) { cout<<"popen failed!"<<endl; return -1; } while(fgets(buf, BUFSIZE, fp) != NULL) { cout<<buf<<endl; } pclose(fp); exit(0); }
3.协同进程
定义：当一个程序产生某个过滤程序的输入，同时又读取该过滤程序的输出，该过滤程序就是协同进程。
图：协同进程
实例的第一个例子中的子进程就是一个协同进程。
三、 有名管道FIFO
FIFO有时被称为命名管道。管道（无名管道）只能由相关进程使用，这些相关进程的共同祖先创建了管道。但是，FIFO可以使不相干的进程也能交换数据。
FIFO其实也是一种文件类型，存在于文件系统中，所以创建FIFO类似于创建一个文件。
当共享管道的进程执行完所有的I/O操作以后，命名管道将继续保存在文件系统中以便以后使用。
1.函数
Int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
头文件：#include <sys/stat.h>
参数：mode与open函数中的mode相同，有各种权限。
返回值：如果创建成功，则返回0；否则返回-1
一旦已经用mkfifo创建了一个FIFO，就可以用open打开它。一般的文件操作函数都能够用于FIFO（close，read，write和unlink等）。
当打开一个FIFO时，非阻塞标志（O_NONBLOCK）产生下列影响：
ü 没有指定O_NONBLOCK（一般情况下），只读open要阻塞到某个进程以写的方式打开此FIFO时，同样，只写open要阻塞到某个进程以读的方式打开此FIFO。
ü 如果指定O_NONBLOCK，则只读open立即返回；而如果没有进程已经为读打开一个FIFO，那么只写open将会出错，返回-1，errno是ENXIO。
类似管道PIPE，如果用write写一个尚无进程为读而打开的FIFO，则产生一个SIGPIPE信号。若某个FIFO的最后一个写进程关闭该FIFO，则将为该FIFO的读进程产生一个文件结束标识。
一个FIFO可能有多个写进程，这可能会产生数据的穿插，可以用原子写操作来避免这个问题。
2.实例
（1） 用FIFO复制输出流
FIFO可被用于复制串行管道命令之间的输出流，这样就不需要写数据到临时磁盘文件中。
大家都知道，linux管道命令只能有一个进程来接收上一个进程的输出作为输入，如果有两个以上进程需要上一个进程的输出作为输入呢？这时就可以用FIFO了。
图：a为目标，b为通过FIFO实现目标
# mkfifo fifo1 # wc –l < fifo1 & # ls -al | tee fifo1 | grep fifo1
注意：wc -l < fifo1（FIFO的读操作）一定要写向fifo1写操作的前面，否则会阻塞住。
（2） 客户进程-服务器进程使用FIFO进行通信
FIFO的另一个应用是在客户端进程和服务器进程之间传送数据。多个客户进程同时向一个FIFO中进行写操作，即向服务器进程发送请求。如果写入长度小于PIPE_BUF字节，则无需担心数据的交错；否则则需要采用原子写操作。
图：客户进程-服务器进程使用FIFO进行通信
这种设计是有缺陷的，一旦客户进程退出，很有可能留下一个只有写进程而没有读进程的客户专用FIFO。另外，如果服务进程只对众所周知的FIFO只读，那么，当客户进程减到0时，服务进程将读到文件结束标识，从而结束对FIFO的监听，解决办法是服务进程对众所周知的FIFO有读-写方式。
（1）代码-一个进程向FIFO写数据,另一个进程从FIFO读数据
write_fifo.cpp
#include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<errno.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include <iostream.h> #define FIFO "/tmp/myfifo" using namespace std; int main(int argc, char *argv[]) { char *buf = "Hello, I am a writer for FIFO!"; int fd; int nwrite = 0; if((mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL) < 0) && (errno!=EEXIST)) { cout<<"Create FIFO failed and the FIFO is not existed!"<<endl; return -1; } if((fd = open(FIFO, O_WRONLY,0777)) == -1) { cout<<"Open failed!"<<endl; cout<<"Errno is "<<errno<<endl; return -1; } if((nwrite = write(fd, buf, strlen(buf))) < 0) { cout<<"Write Failed!"<<endl; return -1; } cout<<"Write:"<<buf<<endl; return 0; }
read_fifo.cpp
#include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<errno.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include <iostream.h> #define FIFO "/tmp/myfifo" using namespace std; int main(int argc, char *argv[]) { char buf_r[100]; int fd; int nread; if((mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL) < 0) && (errno!=EEXIST)) { cout<<"Create FIFO failed and the FIFO is not existed!"<<endl; return -1; } if((fd = open(FIFO, O_RDONLY, 0777)) == -1) { cout<<"Open failed!"<<endl; cout<<"Errno is "<<errno<<endl; return -1; } while(1){ memset(buf_r, 0, sizeof(buf_r)); if((nread = read(fd, buf_r, 100))== -1) { if(errno == EAGAIN) cout<<"no data yet\n"<<endl; } else if(nread > 0) break; } cout<<"I receive the data:"<<buf_r<<endl; return 0; }