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概述

管道是 UNIX系統(tǒng) IPC的最古老的形式，所有的UNIX系統(tǒng)都提供此種通信。所謂的管道，也就是內(nèi)核里面的一串緩存，從管道的一段寫入的數(shù)據(jù)，實(shí)際上是緩存在內(nèi)核中的，令一端讀取，也就是從內(nèi)核中讀取這段數(shù)據(jù)。對(duì)于管道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是無(wú)格式的流且大小受限。對(duì)于管道來(lái)說(shuō)，也分為匿名管道和命名管道，其中命名管道也被叫做 FIFO，下面則分別闡述這兩種管道。

匿名管道

默認(rèn)情況下，在 Shell命令執(zhí)行過(guò)程中，任何一個(gè)命令都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備(鍵盤)、標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備(顯示器)和標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備(顯示器)，使用管道"|"可以將兩個(gè)命令連接起來(lái)，從而改變標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出方式,下面是在 Linux 端運(yùn)行命令行的一個(gè)截圖：

上述命令中的意思也就是，將ls命令得到的結(jié)果作為 grep tags命令的輸入。

連接輸入輸出的中間設(shè)備即為一個(gè)管道文件，綜上，也就是說(shuō)使用管道可以將一個(gè)命令的輸出作為另一個(gè)命令的輸入(在運(yùn)行的時(shí)候，一個(gè)命令將創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程)，而這種管道是臨時(shí)的，命令執(zhí)行完畢之后就會(huì)自動(dòng)消失，這類管道稱為無(wú)名管道。

匿名管道例子

匿名管道在使用前要先創(chuàng)建，其函數(shù)的聲明如下：

extern int pipe (int __pipedes[2]); 

此函數(shù)的參數(shù)是一個(gè)整型數(shù)組，如果執(zhí)行成功，pipe 將存儲(chǔ)兩個(gè)整型文件描述符于__pipedes[0]和__pipedes[1]中，他們分別指向管道的兩端。如果系統(tǒng)調(diào)用失敗，則返回 -1。

讀無(wú)名管道，該函數(shù)的聲明如下：

extern ssize_t read (int __fd, void *__buf, size_t __nbytes); 

第一個(gè)參數(shù)fd為打開的文件描述符，buf為讀出數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置，nbytes為讀取數(shù)據(jù)的大小，調(diào)用 read 函數(shù)將從 fd 指向的文件描述符指定的打開文件中宏讀 n 字節(jié)到 buf 指向的緩沖區(qū)內(nèi)。

如果試圖向已經(jīng)填滿的管道寫入，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)阻塞。一個(gè)管道不能同時(shí)被兩個(gè)進(jìn)程打開。

extern ssize_ t write(int __fd, __const void *__buf, size_t __n); 

從 buf指向的緩沖區(qū)中向管道中寫入nbytes字節(jié)，且每次寫入的內(nèi)容都附件在管道的末端。

那要如何使用管道在兩個(gè)進(jìn)程之間通信呢，我們可以使用 fork()創(chuàng)建子進(jìn)程，創(chuàng)建的子進(jìn)程會(huì)復(fù)制父進(jìn)程的文件描述符，這樣就做到了兩個(gè)進(jìn)程各有兩個(gè)fd[0]與fd[1]，兩個(gè)進(jìn)程就可以通過(guò)各自的fd寫入和讀取同一個(gè)管道文件實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信了，具體原理如下所示：

具體的例子如下所示：

#include<unistd.h> 
#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 
 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    pid_t pid; 
    int temp; 
    int pipedes[2]; 
    char s[14] = "test message!"; 
    char d[14]; 
 
    if (pipe(pipedes) == -1) // 創(chuàng)建管道 
    { 
        perror("pipe"); 
        exit(EXIT_FAILURE); 
    } 
 
    if (pid == fork() == -1) 
    { 
        perror("fork"); 
        exit(EXIT_FAILURE); 
    } 
    else if (pid == 0)      // 子進(jìn)程 
    { 
        printf("now,write data to pipe\n"); 
        if (write(pipedes[1], s, 14) == -1)   // 寫數(shù)據(jù)到管道 
        { 
            perror("write"); 
            exit(EXIT_FAILURE); 
        } 
        else 
        { 
            printf("the written data is:%s\n",s); 
            exit(EXIT_SUCESS); 
        } 
    } 
    else if (pid > 0)     // 父進(jìn)程 
    { 
        slepp(2); 
        printf("now, read from pipe\n"); 
        if ((read(pipedes[0], d, 14)) == -1) 
        { 
            perror("read"); 
            exit(EXIT_FAILURE); 
        } 
        printf("the data from pipe is:%s\n",d); 
    } 
    return 0; 
} 

代碼運(yùn)行的結(jié)果如下所示：

命名管道

命名管道又被稱之為是 FIFO ，未命名的管道只能在兩個(gè)相關(guān)的進(jìn)程之間使用，而且這兩個(gè)相關(guān)的進(jìn)程還要又一個(gè)共同創(chuàng)建了他們的祖先進(jìn)程，但是，通過(guò) FIFO ，不相關(guān)的進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)。

首先，介紹下是如何創(chuàng)建命名管道的：

extern int mkfifo (__const char *__path, __mode_t __mode); 

mkfifo會(huì)根據(jù)參數(shù)建立特殊的有名管道文件，該文件必須不存在，而參數(shù)mode為該文件的權(quán)限。

下面是一個(gè)使用命名管道進(jìn)行進(jìn)程間通信的例子，例子分為兩個(gè)程序，分別是讀部分和寫部分,首先看先往管道寫數(shù)據(jù)的代碼，代碼如下所示：

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#include <fcntl.h>  
#include <sys/stat.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <unistd.h>  
 
int main()  
{  
    int fd;  
 
    // FIFO file path  
    char * myfifo = "/tmp/myfifo";  
 
    // Creating the named file(FIFO)  
    // mkfifo(<pathname>, <permission>)  
    mkfifo(myfifo, 0666);  
 
    char arr1[80], arr2[80];  
    while (1)  
    {  
        // Open FIFO for write only  
        fd = open(myfifo, O_WRONLY);  
        printf("The fd is:%d\n",fd); 
 
        // Take an input arr2ing from user.  
        // 80 is maximum length  
        fgets(arr2, 80, stdin);  
 
        // Write the input arr2ing on FIFO  
        // and close it  
        write(fd, arr2, strlen(arr2)+1);  
        close(fd);  
 
        // Open FIFO for Read only  
        fd = open(myfifo, O_RDONLY);  
 
        // Read from FIFO  
        read(fd, arr1, sizeof(arr1));  
 
        // Print the read message  
        printf("User2: %s", arr1);  
        close(fd);  
    }  
    return 0;  
} 

然后是先往管道讀數(shù)據(jù)的代碼，代碼如下所示：

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#include <fcntl.h>  
#include <sys/stat.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <unistd.h>  
 
int main()  
{  
    int fd1;  
 
    // FIFO file path  
    char * myfifo = "/tmp/myfifo";  
 
    char str1[80], str2[80];  
    while (1)  
    {  
        // First open in read only and read  
        fd1 = open(myfifo,O_RDONLY);  
        printf("The fd is:%d\n",fd1); 
        read(fd1, str1, 80);  
 
        // Print the read string and close  
        printf("User1: %s", str1);  
        close(fd1);  
 
        // Now open in write mode and write  
        // string taken from user.  
        fd1 = open(myfifo,O_WRONLY);  
        fgets(str2, 80, stdin);  
        write(fd1, str2, strlen(str2)+1);  
        close(fd1);  
    }  
    return 0;  
}  

下面是代碼運(yùn)行的一個(gè)結(jié)果：

說(shuō)明一下，就是說(shuō)當(dāng)運(yùn)行 write程序的時(shí)候，會(huì)創(chuàng)建fifo文件，命名管道，然后，在 write文件中就執(zhí)行open操作，但是，這里存在的一個(gè)問(wèn)題就是，因?yàn)樵谶\(yùn)行 write程序的時(shí)候，沒(méi)有進(jìn)程打開讀端，也就阻塞了 open函數(shù)的運(yùn)行,只有運(yùn)行read操作，以讀的方式讀取管道的數(shù)據(jù)，這樣才能使得write中的open函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行。

綜上，也就是命名管道在進(jìn)程中通信的一個(gè)例子。

小結(jié)

上述就是本次進(jìn)程通信中關(guān)于管道的相關(guān)內(nèi)容，其中就包括匿名管道以及命名管道，他們之間存在著差別嗎，也各有各的應(yīng)用，本次的分享就到這里啦~

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