【Linux】Linux 管道：进程间通信的利器

本文主要是介绍【Linux】Linux 管道：进程间通信的利器，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！

Linux 管道：进程间通信的利器

在 Linux 系统中，管道（Pipe）是进程间通信（IPC, Inter-Process Communication）的重要机制之一。管道允许一个进程将数据发送给另一个进程，并且这些数据以字节流的形式传输。本文将深入探讨管道的工作原理、分类以及如何在实际开发中使用它们。

1. 什么是管道？

管道是一个双端的通信通道，其中一端用于写数据，另一端用于读数据。它是 Linux 系统中最简单且常用的进程间通信方式之一，尤其适合父子进程之间的数据传递。数据从管道的一端写入，另一端读取，保证了进程之间的同步与协作。

2. 管道的分类

在 Linux 中，管道主要分为两类：匿名管道（Unnamed Pipe）和命名管道（Named Pipe，FIFO）。

2.1 匿名管道（Unnamed Pipe）

匿名管道是最基本的管道类型，通常用于有亲缘关系的进程间通信，例如父进程与子进程。通过 pipe() 系统调用创建匿名管道。

• 特点：

  • 只能用于相关联的进程（如父子进程）。
  • 无法在没有亲缘关系的进程之间通信。

• 创建管道：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>int main() {int fd[2]; // fd[0] 用于读，fd[1] 用于写if (pipe(fd) == -1) {perror("pipe failed");return 1;}// fork 出子进程pid_t pid = fork();if (pid == 0) { // 子进程 - 关闭写端，读取父进程的数据close(fd[1]);char buffer[100];read(fd[0], buffer, sizeof(buffer));printf("Child process received: %s\n", buffer);close(fd[0]);} else {// 父进程 - 关闭读端，写数据到管道close(fd[0]);const char *msg = "Hello from parent";write(fd[1], msg, sizeof(msg));close(fd[1]);}return 0;
}

2.2 命名管道（Named Pipe，FIFO）

命名管道是具备名字的管道，可以在没有亲缘关系的进程之间进行通信。命名管道通过 mkfifo() 创建，并存在于文件系统中，因此任何进程都可以通过访问这个文件进行读写。

• 特点：

  • 可以在没有亲缘关系的进程之间进行通信。
  • 存在于文件系统中，可以通过路径名来访问。

• 创建管道：

mkfifo /tmp/myfifo

• 示例：
  一个进程写数据，另一个进程读取数据。

写端进程：

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>int main() {int fd = open("/tmp/myfifo", O_WRONLY);const char *msg = "Hello from writer";write(fd, msg, sizeof(msg));close(fd);return 0;
}

读端进程：

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>int main() {int fd = open("/tmp/myfifo", O_RDONLY);char buffer[100];read(fd, buffer, sizeof(buffer));printf("Received: %s\n", buffer);close(fd);return 0;
}

3. 管道的局限性

虽然管道提供了一种简单的进程间通信方式，但它也有一些局限性：

• 单向通信：管道通常是单向的，要实现双向通信需要创建两个管道。
• 有限缓冲区：管道有固定大小的缓冲区，如果缓冲区满了，写入操作会阻塞，直到数据被读取。
• 只能传输字节流：管道只能传输字节流，不能直接传输结构化数据，如对象或结构体。

4. 结论

管道是 Linux 中常用的进程间通信方式之一，它提供了简单的机制来传递数据。通过了解匿名管道和命名管道的使用方法，开发者可以灵活地实现进程间通信。然而，管道并非万能，复杂场景下可能需要使用其他 IPC 机制（如共享内存、消息队列等）来满足需求。

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