【进程间通信-有名管道_Linux】

2024-02-11 08:18
文章标签 linux 间通信 进程 管道 有名

本文主要是介绍【进程间通信-有名管道_Linux】，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！

        • 01 / 有名管道
          • 01.1 / 有名管道案例_向管道中写数据
          • 01.2 / 有名管道的注意事项：
        • 02 / 有名管道的使用
          • 02.1 / 使用有名管道完成聊天的功能
          • 02.2 / 上面的只能一发一收，所以咱们用父子进程来将他们包装一下，这样就可以实现简易的聊天功能

01 / 有名管道

◼ 匿名管道，由于没有名字，只能用于亲缘关系的进程间通信。为了克服这个缺点，提出了有名管道（FIFO），也叫命名管道、FIFO文件。

◼ 有名管道（FIFO）不同于匿名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联，以 FIFO 的文件形式存在于文件系统中，并且其打开方式与打开一个普通文件是一样的，这样即使与 FIFO 的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过 FIFO 相互通信，因此，通过 FIFO 不相关的进程也能交换数据。

◼ 一旦打开了 FIFO，就能在它上面使用与操作匿名管道和其他文件的系统调用一样的I/O系统调用了（如read()、write()和close()）。与管道一样，FIFO 也有一个写入端和读取端，并且从管道中读取数据的顺序与写入的顺序是一样的。FIFO 的名称也由此而来：先入先出。

◼ 有名管道（FIFO)和匿名管道（pipe）有一些特点是相同的，不一样的地方在于：

  1. FIFO 在文件系统中作为一个特殊文件存在，但 FIFO 中的内容却存放在内存中。

  2. 当使用 FIFO 的进程退出后，FIFO 文件将继续保存在文件系统中以便以后使用。

  3. FIFO 有名字，不相关的进程可以通过打开有名管道进行通信。

 创建fifo文件1.通过命令： mkfifo 名字2.通过函数：int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);参数：- pathname: 管道名称的路径- mode: 文件的权限 和 open 的 mode 是一样的是一个八进制的数返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置错误号

示例

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main() {// 判断文件是否存在int ret = access("fifo1", F_OK);if(ret == -1) {printf("管道不存在，创建管道\n");        ret = mkfifo("fifo1", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}       }return 0;
}
01.1 / 有名管道案例_向管道中写数据

write.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>int main() {// 1.判断文件是否存在int ret = access("test", F_OK);if(ret == -1) {printf("管道不存在，创建管道\n");       // 2.创建管道文件ret = mkfifo("test", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}       }// 3.以只写的方式打开管道int fd = open("test", O_WRONLY);if(fd == -1) {perror("open");exit(0);}// 写数据for(int i = 0; i < 100; i++) {char buf[1024];sprintf(buf, "hello, %d\n", i);printf("write data : %s\n", buf);write(fd, buf, strlen(buf));sleep(1);}close(fd);return 0;
}

read.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>// 从管道中读取数据
int main() {// 1.打开管道文件int fd = open("test", O_RDONLY);if(fd == -1) {perror("open");exit(0);}// 读数据while(1) {char buf[1024] = {0};int len = read(fd, buf, sizeof(buf));if(len == 0) {printf("写端断开连接了...\n");break;}printf("recv buf : %s\n", buf);}close(fd);return 0;
}
01.2 / 有名管道的注意事项：
    1.一个为只读而打开一个管道的进程会阻塞，直到另外一个进程为只写打开管道2.一个为只写而打开一个管道的进程会阻塞，直到另外一个进程为只读打开管道读管道：管道中有数据，read返回实际读到的字节数管道中无数据：管道写端被全部关闭，read返回0，（相当于读到文件末尾）写端没有全部被关闭，read阻塞等待写管道：管道读端被全部关闭，进行异常终止（收到一个SIGPIPE信号）管道读端没有全部关闭：管道已经满了，write会阻塞管道没有满，write将数据写入，并返回实际写入的字节数。
02 / 有名管道的使用

◼ 通过命令创建有名管道

mkfifo 名字

◼ 通过函数创建有名管道

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

◼ 一旦使用 mkfifo 创建了一个 FIFO，就可以使用 open 打开它，常见的文件

I/O 函数都可用于 fifo。如：close、read、write、unlink 等。

◼ FIFO 严格遵循先进先出（First in First out），对管道及 FIFO 的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如 lseek() 等文件定位操作。

02.1 / 使用有名管道完成聊天的功能

图解

在这里插入图片描述

代码

chatA.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>int main(){// 1.判断有名管道文件是否存在int ret = access("fifo1", F_OK);if(ret == -1) {// 文件不存在printf("管道不存在，创建对应的有名管道\n");ret = mkfifo("fifo1", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}}ret = access("fifo2", F_OK);if(ret == -1) {// 文件不存在printf("管道不存在，创建对应的有名管道\n");ret = mkfifo("fifo2", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}}// 2.以只写的方式打开管道fifo1int fdw = open("fifo1", O_WRONLY);if(fdw == -1) {perror("open");exit(0);}printf("打开管道fifo1成功,等待写入...\n");// 3.以只读的方式打开管道fifo2int fdr = open("fifo2", O_RDONLY);if(fdr == -1) {perror("open");exit(0);}printf("打开管道fifo2成功,等待读取...\n");char buf[128];// 4.循环的写读数据while(1) {memset(buf, 0, 128);// 获取标准输入的数据fgets(buf, 128, stdin);// 写数据ret = write(fdw, buf, strlen(buf));if(ret == -1) {perror("write");exit(0);}// 5.读管道数据memset(buf, 0, 128);ret = read(fdr, buf, 128);if(ret <= 0) {perror("read");break;}printf("buf: %s\n", buf);}// 6.关闭文件描述符close(fdr);close(fdw);return 0;
}

chatB.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>int main() {// 1.判断有名管道文件是否存在int ret = access("fifo1", F_OK);if(ret == -1) {// 文件不存在printf("管道不存在，创建对应的有名管道\n");ret = mkfifo("fifo1", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}}ret = access("fifo2", F_OK);if(ret == -1) {// 文件不存在printf("管道不存在，创建对应的有名管道\n");ret = mkfifo("fifo2", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}}// 2.以只读的方式打开管道fifo1int fdr = open("fifo1", O_RDONLY);if(fdr == -1) {perror("open");exit(0);}printf("打开管道fifo1成功,等待读取...\n");// 3.以只写的方式打开管道fifo2int fdw = open("fifo2", O_WRONLY);if(fdw == -1) {perror("open");exit(0);}printf("打开管道fifo2成功,等待写入...\n");char buf[128];// 4.循环的读写数据while(1) {// 5.读管道数据memset(buf, 0, 128);ret = read(fdr, buf, 128);if(ret <= 0) {perror("read");break;}printf("buf: %s\n", buf);memset(buf, 0, 128);// 获取标准输入的数据fgets(buf, 128, stdin);// 写数据ret = write(fdw, buf, strlen(buf));if(ret == -1) {perror("write");exit(0);}}// 6.关闭文件描述符close(fdr);close(fdw);return 0;
}

成果截图
在这里插入图片描述
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02.2 / 上面的只能一发一收，所以咱们用父子进程来将他们包装一下，这样就可以实现简易的聊天功能

chat1.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>int main(){// 1.判断有名管道文件是否存在int ret = access("chat1", F_OK);if(ret == -1) {// 文件不存在printf("管道不存在，创建对应的有名管道\n");ret = mkfifo("chat1", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}}ret = access("chat2", F_OK);if(ret == -1) {// 文件不存在printf("管道不存在，创建对应的有名管道\n");ret = mkfifo("chat2", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}}// 2.以只写的方式打开管道chat1int fdw = open("chat1", O_WRONLY);if(fdw == -1) {perror("open");exit(0);}printf("打开管道chat1成功,等待写入...\n");// 3.以只读的方式打开管道chat2int fdr = open("chat2", O_RDONLY);if(fdr == -1) {perror("open");exit(0);}printf("打开管道chat2成功,等待读取...\n");pid_t pid = fork();//父进程写chat1if(pid > 0){char buf[128] = { 0 };while(1) {memset(buf, 0, 128);// 获取标准输入的数据fgets(buf, 128, stdin);// 写数据ret = write(fdw, buf, strlen(buf));if(ret == -1) {perror("write");exit(0);} }wait(NULL);  }//子进程，读chat2else if(pid == 0){char buf[128];while (1){// 5.读管道数据memset(buf, 0, 128);ret = read(fdr, buf, 128);if(ret <= 0) {perror("read");break;}printf("bufB: %s\n", buf);}  }close(fdr);close(fdw);return 0;
}

chat2.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>int main(){// 1.判断有名管道文件是否存在int ret = access("chat1", F_OK);if(ret == -1) {// 文件不存在printf("管道不存在，创建对应的有名管道\n");ret = mkfifo("chat1", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}}ret = access("chat2", F_OK);if(ret == -1) {// 文件不存在printf("管道不存在，创建对应的有名管道\n");ret = mkfifo("chat2", 0664);if(ret == -1) {perror("mkfifo");exit(0);}}// 2.以只读的方式打开管道chat1int fdr = open("chat1", O_RDONLY);if(fdr == -1) {perror("open");exit(0);}printf("打开管道chat1成功,等待写入...\n");// 3.以只写的方式打开管道chat2int fdw = open("chat2", O_WRONLY);if(fdw == -1) {perror("open");exit(0);}printf("打开管道chatA2成功,等待读取...\n");pid_t pid = fork();//父进程读chat1if(pid > 0){char buf[128];while (1){// 5.读管道数据memset(buf, 0, 128);ret = read(fdr, buf, 128);if(ret <= 0) {perror("read");break;}printf("bufA: %s\n", buf);}wait(NULL);  }//子进程写chat2else if(pid == 0){char buf[128] = { 0 };while(1) {memset(buf, 0, 128);// 获取标准输入的数据fgets(buf, 128, stdin);// 写数据ret = write(fdw, buf, strlen(buf));if(ret == -1) {perror("write");exit(0);} }}close(fdr);close(fdw);   return 0;
}

成果截图

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