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【Linux系统编程】进程间通信--有名管道

發(fā)布時間：2024/4/21 linux 34 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了【Linux系统编程】进程间通信--有名管道小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

命名管道的概述

無名管道，由于沒有名字，只能用于親緣關(guān)系的進(jìn)程間通信（更多詳情，請看《無名管道》）。為了克服這個缺點，提出了命名管道（FIFO），也叫有名管道、FIFO 文件。

命名管道（FIFO）不同于無名管道之處在于它提供了一個路徑名與之關(guān)聯(lián)，以 FIFO 的文件形式存在于文件系統(tǒng)中，這樣，即使與 FIFO 的創(chuàng)建進(jìn)程不存在親緣關(guān)系的進(jìn)程，只要可以訪問該路徑，就能夠彼此通過 FIFO 相互通信，因此，通過 FIFO 不相關(guān)的進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)。

命名管道（FIFO)和無名管道（pipe）有一些特點是相同的，不一樣的地方在于:

1、FIFO 在文件系統(tǒng)中作為一個特殊的文件而存在，但 FIFO 中的內(nèi)容卻存放在內(nèi)存中。

2、當(dāng)使用 FIFO 的進(jìn)程退出后，FIFO 文件將繼續(xù)保存在文件系統(tǒng)中以便以后使用。

3、FIFO 有名字，不相關(guān)的進(jìn)程可以通過打開命名管道進(jìn)行通信。

命名管道的創(chuàng)建

所需頭文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

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

功能：

命名管道的創(chuàng)建。

參數(shù)：

pathname:?普通的路徑名，也就是創(chuàng)建后 FIFO 的名字。

mode: 文件的權(quán)限，與打開普通文件的 open() 函數(shù)中的 mode 參數(shù)相同。

返回值：

成功：0
失敗：如果文件已經(jīng)存在，則會出錯且返回 -1。

示例代碼如下：

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h>int main(int argc, char *argv[]) {int ret;ret = mkfifo("my_fifo", 0666); // 創(chuàng)建命名管道if(ret != 0){ // 出錯perror("mkfifo");}return 0; }

運行結(jié)果如下：

命名管道的默認(rèn)操作

后期的操作，把這個命名管道當(dāng)做普通文件一樣進(jìn)行操作：open()、write()、read()、close()。但是，和無名管道一樣，操作命名管道肯定要考慮默認(rèn)情況下其阻塞特性。

下面驗證的是默認(rèn)情況下的特點，即 open() 的時候沒有指定非阻塞標(biāo)志( O_NONBLOCK )。

1）

open() 以只讀方式打開 FIFO 時，要阻塞到某個進(jìn)程為寫而打開此 FIFO
open() 以只寫方式打開 FIFO 時，要阻塞到某個進(jìn)程為讀而打開此 FIFO。

簡單一句話，只讀等著只寫，只寫等著只讀，只有兩個都執(zhí)行到，才會往下執(zhí)行。

只讀端代碼如下：

只寫端代碼如下

大家開啟兩個終端，分別編譯以上代碼，讀端程序和寫端程序各自運行，如下圖，大家自行驗證其特點，因為光看結(jié)果圖是沒有效果，大家需要分析其運行過程是如何變化。

如果大家不想在 open() 的時候阻塞，我們可以以可讀可寫方式打開 FIFO 文件，這樣 open() 函數(shù)就不會阻塞。

// 可讀可寫方式打開 int fd = open("my_fifo", O_RDWR);

2）假如 FIFO 里沒有數(shù)據(jù)，調(diào)用 read() 函數(shù)從 FIFO 里讀數(shù)據(jù)時 read() 也會阻塞。這個特點和無名管道是一樣的。

寫端代碼如下：

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[]) {int fd;int ret;ret = mkfifo("my_fifo", 0666);//創(chuàng)建命名管道if(ret != 0){perror("mkfifo");}printf("before open\n");fd = open("my_fifo", O_WRONLY); //等著只讀if(fd < 0){perror("open fifo");}printf("after open\n");printf("before write\n");// 5s后才往命名管道寫數(shù)據(jù)，沒數(shù)據(jù)前，讀端read()阻塞sleep(5);char send[100] = "Hello Mike";write(fd, send, strlen(send));printf("write to my_fifo buf=%s\n", send);return 0; }

讀端代碼如下：

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[]) {int fd;int ret;ret = mkfifo("my_fifo", 0666); //創(chuàng)建命名管道if(ret != 0){perror("mkfifo");}printf("before open\n");fd = open("my_fifo", O_RDONLY);//等著只寫if(fd < 0){perror("open fifo");}printf("after open\n");printf("before read\n");char recv[100] = {0};//讀數(shù)據(jù)，命名管道沒數(shù)據(jù)時會阻塞，有數(shù)據(jù)時就取出來read(fd, recv, sizeof(recv)); printf("read from my_fifo buf=[%s]\n", recv);return 0; }

請根據(jù)下圖自行編譯運行驗證：

3）通信過程中若寫進(jìn)程先退出了，就算命名管道里沒有數(shù)據(jù)，調(diào)用 read() 函數(shù)從 FIFO 里讀數(shù)據(jù)時不阻塞；若寫進(jìn)程又重新運行，則調(diào)用 read() 函數(shù)從 FIFO 里讀數(shù)據(jù)時又恢復(fù)阻塞。

寫端代碼如下：

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[]) {int fd;int ret;ret = mkfifo("my_fifo", 0666); // 創(chuàng)建命名管道if(ret != 0){perror("mkfifo");}fd = open("my_fifo", O_WRONLY); // 等著只讀if(fd < 0){perror("open fifo");}char send[100] = "Hello Mike";write(fd, send, strlen(send)); //寫數(shù)據(jù)printf("write to my_fifo buf=%s\n",send);while(1); // 阻塞，保證讀寫進(jìn)程保持著通信過程return 0; }

讀端代碼如下：

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[]) {int fd;int ret;ret = mkfifo("my_fifo", 0666);// 創(chuàng)建命名管道if(ret != 0){perror("mkfifo");}fd = open("my_fifo", O_RDONLY);// 等著只寫if(fd < 0){perror("open fifo");}while(1){char recv[100] = {0};read(fd, recv, sizeof(recv)); // 讀數(shù)據(jù)printf("read from my_fifo buf=[%s]\n",recv);sleep(1);}return 0; }

請根據(jù)下圖自行編譯運行驗證：

5）通信過程中，讀進(jìn)程退出后，寫進(jìn)程向命名管道內(nèi)寫數(shù)據(jù)時，寫進(jìn)程也會（收到 SIGPIPE 信號）退出。

6）調(diào)用 write() 函數(shù)向 FIFO 里寫數(shù)據(jù)，當(dāng)緩沖區(qū)已滿時 write() 也會阻塞。

5）和?6）這兩個特點和無名管道是一樣的，這里不再驗證，詳情請看《無名管道》。

命名管道非阻塞標(biāo)志操作

命名管道可以以非阻塞標(biāo)志（O_NONBLOCK）方式打開：RDONLY|O_NONBLOCK); ?

fd = open("my_fifo", O_WRONLY|O_NONBLOCK); fd = open("my_fifo", O_RDONLY|O_NONBLOCK);

非阻塞標(biāo)志（O_NONBLOCK）打開的命名管道有以下特點：
1、先以只讀方式打開，如果沒有進(jìn)程已經(jīng)為寫而打開一個 FIFO, 只讀 open() 成功，并且 open() 不阻塞。

2、先以只寫方式打開，如果沒有進(jìn)程已經(jīng)為讀而打開一個 FIFO，只寫 open() 將出錯返回 -1。

3、read()、write() 讀寫命名管道中讀數(shù)據(jù)時不阻塞。

請根據(jù)以下代碼自行編譯運行驗證。

寫端代碼如下：

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[]) {int fd;int ret;ret = mkfifo("my_fifo", 0666); // 創(chuàng)建命名管道if(ret != 0){perror("mkfifo");}// 只寫并指定非阻塞方式打開fd = open("my_fifo", O_WRONLY|O_NONBLOCK);if(fd<0){perror("open fifo");}char send[100] = "Hello Mike";write(fd, send, strlen(send));printf("write to my_fifo buf=%s\n",send);while(1);return 0; }

讀端代碼如下：

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[]) {int fd;int ret;ret = mkfifo("my_fifo", 0666); // 創(chuàng)建命名管道if(ret != 0){perror("mkfifo");}// 只讀并指定非阻塞方式打開fd = open("my_fifo", O_RDONLY|O_NONBLOCK);if(fd < 0){perror("open fifo");}while(1){char recv[100] = {0};read(fd, recv, sizeof(recv));printf("read from my_fifo buf=[%s]\n",recv);sleep(1);}return 0; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【Linux系统编程】进程间通信--有名管道的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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