进程间的通信（IPC）--管道

news2025/10/31 13:54:36

1.进程间通信常用的方式

1 ，管道通信：有名管道，无名管道

2 ，信号 - 系统开销小

3 ，消息队列 - 内核的链表

4 ，信号量 - 计数器

5 ，共享内存

6 ，内存映射

7 ，套接字

2.管道的概念

2.1本质

*内核缓冲区

*伪文件 - 不占用磁盘空间

2.2特点

*两部分：读端，写端，对应两个文件描述符，分别是数据写端流入，读端流出

* 操作管理的进程被销毁之后 ， 管道自动被释放

*管道默认是阻塞的

2.3管道的原理

*内部实现方式：队列 ,环形队列

*特点：先进先出

*缓冲区大小 :默认4K ,大小会根据实际情况做适当调整

2.4管道的局限性

*队列：数据只能读取一次，不能重复读取

*单工：遥控器

*半双工：对讲机

2.5管道的读写行为

读操作：

有数据：read(fd[1]) 正常读，返回读出的字节数

无数据：如果写端被全部关闭时，read 返回 0 ，相当于读文件到了尾部。

如果写端没有全部关闭时，read阻塞

写操作：

读端全部关闭：

管道不断的写入数据可能管道会破裂，进程被终止，

就是内核给当前进程发送信号SIGPIPE- 13，默认处理动作

读端没全部关闭：

缓冲区写满了：write 阻塞

缓冲区没满：write 继续写，直到写满，阻塞

2.6查看管道缓冲区大小

命令：ulimit -a

3.无名管道

3.1无名管道的创建

函数：int pipe(int fd[2])

fd‐传出参数：

fd[0]‐ 读端

fd[1]‐ 写端

返回值：

0 ：成功

‐1 ：创建失败

历程：

include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int main()
{

        int fd[2];
        int rnt;

        rnt = pipe(fd);
        if(rnt == -1)
        {
                printf("创建无名管道失败\n");
                perror("pipe error");
                exit(0);
        }

        else
        {
                printf("读端：%d\n",fd[0]);
                printf("写端:%d\n",fd[1]);
        }
        close(fd[0]);
	    close(fd[1]);

        return 0;
}

运行结果：

3.2父子进程使用无名管道通信

示例：实现 ps aux| grep "bash"

示例功能：父进程使用 ps aux命令进行查询，子进程使用grep "bash"进行读取

数据重定向： dup2

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>



int main()
{

	int fd[2];
	int rnt;

	rnt = pipe(fd);
	if(rnt == -1)
	{
		printf("创建无名管道失败\n");
		perror("pipe error");
		exit(0);
	}
	pid_t pid = fork();

	if(pid == -1)
	{
		printf("fork failed!\n");
		perror("fork");
		exit(0);
	}
	if(pid == 0)//子进程进行读取数据，grep "bash"
	{
		printf("这是一个子进程\n");
		close(fd[1]);
		dup2(fd[0],STDIN_FILENO);//将要在终端读取数据，重定向到管道去读取
		execlp("grep","grep","bash","--color=auto",NULL);
		exit(0);
	}
    if(pid > 0)//父进程将数据写到管道里去 ps aux
	{
		close(fd[0]);//写之前要把管道的读关闭
		printf("这是一个父进程\n");
		dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);//将数据重定向到管道去 不然就显示到终端了
		execlp("ps","ps","aux",NULL);
		wait(NULL);//阻塞回收子进程
		exit(0);
	}
	else
	{
		printf("读端：%d\n",fd[0]);
		printf("写端:%d\n",fd[1]);
	}

	close(fd[0]);
	close(fd[1]);

	return 0;
}

运行结果：

PS:进行管道读写的时候，读的时候要把写关闭，写的时候要把读关闭

3.3使用场景

有血缘关系的进程间通信（如：父子进程之间的通信）

4.有名管道

4.1有名管道的创建

函数形式： int mkfifo(const char \*filename,mode_t mode);

功能：创建管道文件

参数：管道文件文件名，权限，创建的文件权限仍然和 umask 有关系。

返回值：创建成功返回 0 ，创建失败返回 -1 。

e--1

write --2

read --4

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

int main()
{
        int ret;

        ret = mkfifo("/home/czx/mkfifo",0777);
        if(ret == -1)
        {
                printf("有名管道创建失败\n");
                perror("myfifo");
                return -1;
        }
        else
                printf("有名管道创建成功\n");

        return 0;
}
~

运行结果：

PS :创建管道的时候，只会创建一个指向内核缓冲区的节点，调用open()的时候才会生成管道.

示例：

功能：一个进程利用管道进行读取数据，一个进程利用管道进行写数据

利用管道进行读数据：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
        int ret;
        char readBuff[20] = {0};
        int read_ret;
        int fd;
        ret = mkfifo("/home/czx/mkfifo",0775);
        if(ret == -1)
        {
                printf("有名管道创建失败\n");
                perror("myfifo");
                return -1;
        }
        else
        {
                printf("有名管道创建成功\n");
                fd = open("/home/czx/mkfifo",O_RDONLY);
                if(fd < 0)
                {
                        printf("打开管道错误\n");
                        return -2;
                }
                else
                {
                        while(1)
                        {
                                read_ret = read(fd,readBuff,20);
                                printf("读取到的字节数%d,内容为:%s\n",read_ret,readBuff);

                        }
                }
        }
        close(fd);

        return 0;
}

利用管道进行写数据：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
        char writeBuff[20];
        int fd;
        fd = open("/home/czx/mkfifo",O_WRONLY);
        if(fd < 0)
        {
                printf("打开管道错误\n");
                return -2;
        }
        else
        {
                while(1)
                {
                        gets(writeBuff);
                        write(fd,writeBuff,20);
                }
        }
        close(fd);

        return 0;
}
~

运行结果：