Linux进程间的通信（二）管道通信及其实际应用（主要是实际编程应用，底层涉及不太多，想了解底层参考《UNIX环境高级编程》）

2024-08-30 05:36
文章标签 linux 涉及 应用 环境 编程 进程 管道 通信 底层 了解 高级 主要 参考 unix 实际 不太多

本文主要是介绍Linux进程间的通信（二）管道通信及其实际应用（主要是实际编程应用，底层涉及不太多，想了解底层参考《UNIX环境高级编程》），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

简单介绍一下管道的概念及其特性

命名管道

命名管道例程

匿名管道

 匿名管道例程

 Linux管道通信实战演示

1、利用管道建立聊天室，实现两个用户间的发送和接受消息

 2、利用管道进行文件的传输

简单介绍一下管道的概念及其特性

管道是一种进程间通信（IPC）机制，它允许一个进程将数据传递给另一个进程。管道文件可以看作是一个临时的、基于内存的数据通道，数据在其中以先进先出（FIFO）的方式流动。

例如，假设有两个程序 A 和 B，程序 A 产生一些数据，而程序 B 需要使用这些数据。通过创建一个管道，程序 A 可以将数据写入管道，而程序 B 可以从管道中读取这些数据，从而实现了两个程序之间的数据传递。

如果read读取完管道里的数据，管道为空，就会读阻塞

如果write写入的数据大于管道的容量，管道容量满了，就会写阻塞

如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了，而仍然有进程从管道的读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会返回0，就像读到文件末尾一样

如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了，这时有进程向管道的写端write，那么该进程会收到信号SIGPIPE，通常会导致进程异常终止。

参考文献：Linux 的进程间通信：管道 - 知乎 (zhihu.com)

参考文献：linux之《管道》_管道文件-CSDN博客

命名管道

命名管道是真实存在在磁盘中的！

命名管道文件的创建

Linux命令行创建管道文件
mkfifo  <pipename>

函数原型：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

pathname：要创建的管道文件名字。
mode：用来规定FIFO的读写权限。

命名管道例程

创建一个命名管道实现两个进程间的通信：

write.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main()
{// 1.打开管道文件int fd = open("/home/loading/pipetest", O_RDWR);if (fd < 0){perror("打开管道失败\n");return -1;}// 2.写入数据到管道中while (1){printf("请输入写入管道的数据\n");char buf[1024] = {0};scanf("%s", buf);write(fd, buf, strlen(buf));}
}

read.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main()
{// 1.打开管道文件int fd = open("/home/loading/pipetest", O_RDWR);if (fd < 0){perror("打开管道失败\n");return -1;}// 2.读取管道数据while (1){char buf[1024] = {0};read(fd, buf, 1024);printf("读取到的管道数据 %s\n", buf);}
}

 在运行前需要现在open的路径下mkfifo一个pipe文件，我这里的路径是/home/loading/，根据实际创建

运行时需要打开两个Linux终端，好验证进程间的通信。

匿名管道

没有文件名，在内存中以特殊的文件描述符对的形式存在。

当一个进程调用 pipe 系统调用时，内核会创建一个匿名管道，并返回两个文件描述符，一个用于读操作，一个用于写操作。

通常在父进程中创建管道后，再通过 fork 创建子进程。此时，子进程会继承父进程的文件描述符表，从而父子进程都可以访问这个管道。

匿名管道本身并不占用磁盘或者其他外部存储的空间，在Linux的实现上，它占用的是内存空间。所以，Linux上的匿名管道就是一个操作方式为文件的内存缓冲区。

函数原型
#include <unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);

pipefd[0]:管道数据读取端，读取时必须关闭写入端，即close(pipefd[1])
pipefd[1]:管道数据写入端，写入时必须关闭读取端，即close(pipefd[0])

返回值:成功   0  
失败   -1

由于基于fork机制，所以匿名管道只能用于父进程和子进程之间，或者拥有相同祖先的两个子进程之间 (有亲缘关系的进程之间)！

参考文献：Linux进程间通信之管道(pipe)、命名管道(FIFO)与信号(Signal) - as_ - 博客园 (cnblogs.com)

 匿名管道例程
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main()
{// 1.创建一个匿名管道int pipefd[2] = {0};int ret = pipe(pipefd);if (ret < 0){perror("创建匿名管道失败\n");return -1;}// 2.创建父子进程pid_t pid = fork();if (pid == 0) // 子进程{while (1) // 子进程写入管道{char buf[1024] = {0};printf("请输入想要写入管道的数据\n");scanf("%s", buf);write(pipefd[1], buf, strlen(buf));usleep(50000);	//延时半秒}}if (pid > 0) // 父进程{while (1) // 父进程读管道{char buf[1024] = {0};read(pipefd[0], buf, 1024);printf("读取到的管道数据 %s\n", buf);}}
}
 Linux管道通信实战演示
1、利用管道建立聊天室，实现两个用户间的发送和接受消息

      原理：需要建立两个命名管道实现收发

client1.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>int main()
{// 1.打开一个管道文件int fd1 = open("/home/loading/pipe1", O_RDWR);int fd2 = open("/home/loading/pipe2", O_RDWR);if (fd1 < 0){perror("打开管道失败\n");return -1;}if (fd2 < 0){perror("打开管道失败\n");return -1;}pid_t pid1 = fork();// 写数据if (pid1 == 0){while (1){char buf1[1024] = {0};printf("请输入要发送的数据\n");scanf("%s", buf1);// lseek(fd,0,SEEK_SET);write(fd2, buf1, strlen(buf1));}}// 读数据if (pid1 > 0){while (1){char buf[1024] = {0};// lseek(fd,0,SEEK_SET);无论命名还是匿名管道，它的文件描述都没有偏移量的概念，所以不能用lseek进行偏移量调整read(fd1, buf, 1024); // 管道没有数据，则会阻塞等待printf("管道1读取数据 %s\n", buf);}}
}

 client2.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>int main()
{// 1.打开一个管道文件int fd1 = open("/home/loading/pipe1", O_RDWR);// 1.打开一个管道文件int fd2 = open("/home/loading/pipe2", O_RDWR);if (fd1 < 0){perror("打开管道失败\n");return -1;}if (fd2 < 0){perror("打开管道失败\n");return -1;}pid_t pid =fork();//写数据if(pid==0){while (1){printf("请输入要发送的数据\n");char buf[1024]={0};scanf("%s", buf);// lseek(fd,0,SEEK_SET);write(fd1, buf, strlen(buf));}}//读数据if(pid>0){while (1){char buf1[1024]={0};// lseek(fd1,0,SEEK_SET);read(fd2, buf1, 1024);// 管道没有数据，则会阻塞等待printf("管道2读取数据 %s\n", buf1);}}}
 2、利用管道进行文件的传输

 send.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>// 获取文件的大小
int get_file_size(char *file)
{// 1.打开文件int fd = open(file, O_RDWR);if (fd < 0){perror("");return -1;}// 2.偏移光标到文件末尾int file_size = lseek(fd, 0, SEEK_END);close(fd);return file_size;
}// 发送进程
int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 2){printf("请输入需要发送的文件名\n");return 0;}// 1.打开发送的文件int fd = open(argv[1], O_RDWR);if (fd < 0){perror("");return -1;}// 2.打开管道文件int pipe_fd = open("/home/loading/pipe", O_RDWR);if (pipe_fd < 0){perror("");return -1;}// 3.发送文件大小给接收端int file_size = get_file_size(argv[1]);char head[1024] = {0};sprintf(head, "%d", file_size);write(pipe_fd, head, strlen(head));// 休眠等待客户端应答sleep(2);char ack[50] = {0};read(pipe_fd, ack, 50);if (strcmp(ack, "no") == 0){printf("客户端拒绝接收\n");return -1;}while (1){char buf[1024 * 10] = {0};// 读取文件的数据int size = read(fd, buf, 1024 * 10);if (size <= 0){break;}// 写入到管道文件中write(pipe_fd, buf, size); // 读取到多少就写入多少}printf("发送完毕\n");close(fd);close(pipe_fd);
}

 recv.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>// 接收进程
int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 2){printf("请输入需要接收的文件名\n");return 0;}// 1.打开发送的文件int fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0777);if (fd < 0){perror("");return -1;}// 2.打开管道文件int pipe_fd = open("/home/loading/pipe", O_RDWR);if (pipe_fd < 0){perror("");return -1;}// 3.接收文件的大小char head[1024] = {0};read(pipe_fd, head, 1024);int filesize = atoi(head);printf("客户端发送文件,大小为%d,1.yes or 2.no\n", filesize);int n = 0;scanf("%d", &n);if (n == 1){write(pipe_fd, "yes", 3);}else{write(pipe_fd, "no", 2);return -1; // 退出接收}// 休眠等待sleep(1);int down_size = 0; // 下载大小while (1){char buf[1024 * 10] = {0};// 读取管道数据int size = read(pipe_fd, buf, 1024 * 10);if (size <= 0){break;}// 写入到本地文件中write(fd, buf, size); // 读取到多少就写入多少down_size += size;printf("当前接收文件的大小:%d ,进度%.2f %%\r", down_size, (float)down_size * 100 / filesize);if (down_size >= filesize){printf("接收完毕\n");break;}}printf("接收完毕\n");close(fd);close(pipe_fd);
}

这篇关于Linux进程间的通信（二）管道通信及其实际应用（主要是实际编程应用，底层涉及不太多，想了解底层参考《UNIX环境高级编程》）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1119933。

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