进程间通信二：管道技术之命名管道

转载自：http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/8260087

本篇将讲解管道技术中的命名管道（Named Pipes），顾名思义，这个管道肯定是有名字的，联想到秒杀多线程面试题中的事件、互斥量、信号量（见附1），它们的名字主要是用于确保多个进程访问同一个对象。因此肯定也可以通过管道的名字来确保多个进程访问同一个管道。事实上，命名管道不仅可在同一台计算机的不同进程之间传输数据，甚至能在跨越一个网络的不同计算机的不同进程之间，支持可靠的、单向或双向的数据通信。

 

先来看看如何创建和使用命名管道。

第一个CreateNamedPipe

函数功能：创建命名管道

函数原型：

HANDLEWINAPICreateNamedPipe(

  LPCTSTRlpName,

  DWORDdwOpenMode,

  DWORDdwPipeMode,

  DWORDnMaxInstances,

  DWORDnOutBufferSize,

  DWORDnInBufferSize,

  DWORDnDefaultTimeOut,

  LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttributes

);

参数说明：

第一个参数LPCTSTRlpName

表示管道名称，采用的形式是：\.pipepipename。最多可达256个字符的长度，而且不区分大小写。如果已经有同名管道，则会创建那个管道的一个新实例。

 

第二个参数DWORDdwOpenMode

表示管道的打开方式。下面列出最常用的三种，更多请参阅MSDN。

1．PIPE_ACCESS_DUPLEX

该管道是双向的，服务器和客户端进程都可以从管道读取或者向管道写入数据。

2．PIPE_ACCESS_INBOUND

该管道中数据是从客户端流向服务端，即客户端只能写，服务端只能读。

3．PIPE_ACCESS_OUTBOUND

该管道中数据是从服务端流向客户端，即客户端只能读，服务端只能写。

 

第三个参数DWORDdwPipeMode

表示管道的模式，下面是一些常用模式介绍，更多请参阅MSDN。

1．PIPE_TYPE_BYTE       

数据作为一个连续的字节数据流写入管道。

2．PIPE_TYPE_MESSAGE 

数据用数据块（名为“消息”或“报文”）的形式写入管道。

3．PIPE_READMODE_BYTE

     数据以单独字节的形式从管道中读出。

4．PIPE_READMODE_MESSAGE

数据以名为“消息”的数据块形式从管道中读出（要求指定PIPE_TYPE_MESSAGE）。

5．PIPE_WAIT

同步操作在等待的时候挂起线程。

6．PIPE_NOWAIT

同步操作立即返回。

 

第四个参数DWORDnMaxInstances

表示该管道所能够创建的最大实例数量。必须是1到常数PIPE_UNLIMITED_INSTANCES间的一个值。

在WINBASE.H中有#define PIPE_UNLIMITED_INSTANCES    255

 

第五个参数DWORDnOutBufferSize

表示管道的输出缓冲区容量，为0表示使用默认大小。

 

第六个参数DWORDnInBufferSize

表示管道的输入缓冲区容量，为0表示使用默认大小。

 

第七个参数DWORDnDefaultTimeOut

表示管道的默认等待超时。

 

第八个参数LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttributes

表示管道的安全属性。

函数返回值：

函数执行成功返回命名管道的句柄，否则返回INVALID_HANDLE_VALUE。

 

第二个ConnectNamedPipe

函数功能：等待客户端连接命名管道

函数原型：

BOOLWINAPIConnectNamedPipe(

  HANDLEhNamedPipe,

  LPOVERLAPPEDlpOverlapped

);

函数说明：

第一个参数表示命名管道的句柄。

第二个参数是一个指向OVERLAPPED结构的指针，一般置为NULL就可以了。

 

第三个WaitNamedPipe

函数功能：客户端连接命名管道

函数原型：

BOOLWINAPIWaitNamedPipe(

  LPCTSTRlpNamedPipeName,

  DWORDnTimeOut

);

函数说明：

第一个参数LPCTSTRlpNamedPipeName

表示管道名称，采用的形式是：\servernamepipepipename。如果是本机管道，servername用“.”来表示。

 

第二个参数DWORDnTimeOut

表示等待命名管道的一个实例有效的超时时间，单位毫秒。也可以用NMPWAIT_USE_DEFAULT_WAIT表示使用命名管道的设定值（在调用CreateNamedPipe创建命名管道时指定的），NMPWAIT_WAIT_FOREVER表示无限等待。

函数返回值：

在指定时间内连接成功返回TRUE，否则返回FALSE。

注意

1：如果指定名称的命名管道还没创建，函数立即返回，返回值为FALSE。

2：如果函数执行成功返回TRUE，表示至少有一个命名管道的实例有效，接下来应该使用CreateFile函数打开命名管道的一个句柄，但是CreateFile可能会打开管道失败，因为该实例有可能被服务端关闭或被已经被其他客户端打开。

 

 

下面给出使用命名管道的实例，该实例分为命名管道的服务端和客户端。服务端和客户端的主要步骤如下所示：

1. 服务端用CreateNamedPipe创建一个命名管道并使用ConnectNamedPipe等待客户端的连接。

2. 客户端使用WaitNamedPipe连接成功后，用CreateFile打开管道并使用WriteFile向管道中写入一段数据（即向服务端发送消息）。

3. 服务端使用ReadFile从管道中读取数据后（即收到消息）再向管道中写入确认信息表明已经收到客户端传输的数据（即通知客户端已收到）。

4. 客户端收到确认信息后结束，调用CloseHandle关闭管道（该管道是CreateFile打开的）。

5．服务端使用DisconnectNamedPipe和CloseHandle关闭管道。

代码中的CreateFile，WriteFile，ReadFile请参见上一篇《进程通信之二管道技术第二篇匿名管道》中的介绍。

 

服务端代码如下：

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <conio.h>
const char *pStrPipeName = "\\.\pipe\NamePipe_MoreWindows";
int main()
{
    printf("        命名管道 服务器
");
    printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --

");

    printf("创建命名管道并等待连接
");
    HANDLE hPipe = CreateNamedPipe(pStrPipeName, PIPE_ACCESS_DUPLEX,
        PIPE_TYPE_MESSAGE | PIPE_READMODE_MESSAGE | PIPE_WAIT,
        PIPE_UNLIMITED_INSTANCES, 0, 0, NMPWAIT_WAIT_FOREVER, 0);
    if (ConnectNamedPipe(hPipe, NULL) != NULL)//等待连接。
    {
        printf("连接成功，开始接收数据
");

        const int BUFFER_MAX_LEN = 256;
        char szBuffer[BUFFER_MAX_LEN];
        DWORD dwLen;

        //接收客户端发送的数据
        ReadFile(hPipe, szBuffer, BUFFER_MAX_LEN, &dwLen, NULL);//读取管道中的内容（管道是一种特殊的文件）
        printf("接收到数据长度为%d字节
", dwLen);
        printf("具体数据内容如下：%s
", szBuffer);

        //确认已收到数据
        printf("向客户端发送已经收到标志
");
        strcpy(szBuffer, "服务器已经收到");
        WriteFile(hPipe, szBuffer, strlen(szBuffer) + 1, &dwLen, NULL);
    }
    DisconnectNamedPipe(hPipe);
    CloseHandle(hPipe);//关闭管道
    return 0;
}

客户端代码如下：

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <conio.h>
const char *pStrPipeName = "\\.\pipe\NamePipe_MoreWindows";
int main()
{
    printf("        命名管道 客户端
");
    printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --

");

    printf("按任意键以开始连接命名管道
");
    getch();
    printf("开始等待命名管道
");
    if (WaitNamedPipe(pStrPipeName, NMPWAIT_WAIT_FOREVER) == FALSE)
    {
        printf("Error! 连接命名管道失败
");
        return 0;
    }

    printf("打开命名管道
");
    HANDLE hPipe = CreateFile(pStrPipeName, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0,
        NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

    printf("向服务端发送数据
");
    const int BUFFER_MAX_LEN = 256;
    char szBuffer[BUFFER_MAX_LEN];
    DWORD dwLen = 0;

    //向服务端发送数据
    sprintf(szBuffer,"进程%d说"%s"", GetCurrentProcessId(), "Hello World!");
    WriteFile(hPipe, szBuffer, strlen(szBuffer) + 1, &dwLen, NULL);
    printf("数据写入完毕共%d字节
", dwLen);

    //接收服务端发回的数据
    ReadFile(hPipe, szBuffer, BUFFER_MAX_LEN, &dwLen, NULL);//读取管道中的内容（管道是一种特殊的文件）
    printf("接收服务端发来的确认信息长度为%d字节
", dwLen);
    printf("具体数据内容如下：%s
", szBuffer);

    CloseHandle(hPipe);
    return 0;
}

运行结果如下所示，运行时先启动服务器，然后再运行客户端：