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概述
管道是 UNIX系統(tǒng) IPC的最古老的形式，所有的UNIX系統(tǒng)都提供此種通信。所謂的管道，也就是內核里面的一串緩存，從管道的一段寫入的數(shù)據(jù)，實際上是緩存在內核中的，令一端讀取，也就是從內核中讀取這段數(shù)據(jù)。對于管道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是無格式的流且大小受限。對于管道來說，也分為匿名管道和命名管道，其中命名管道也被叫做 FIFO，下面則分別闡述這兩種管道。
匿名管道
默認情況下，在 Shell命令執(zhí)行過程中，任何一個命令都有一個標準輸入設備（鍵盤）、標準輸出設備（顯示器）和標準輸出設備（顯示器），使用管道"|"可以將兩個命令連接起來，從而改變標準的輸入輸出方式,下面是在 Linux 端運行命令行的一個截圖：
image-20210704161819420
上述命令中的意思也就是，將ls命令得到的結果作為 grep tags命令的輸入。
image-20210704162803903
連接輸入輸出的中間設備即為一個管道文件，綜上，也就是說使用管道可以將一個命令的輸出作為另一個命令的輸入（在運行的時候，一個命令將創(chuàng)建一個進程），而這種管道是臨時的，命令執(zhí)行完畢之后就會自動消失，這類管道稱為無名管道。
匿名管道例子
匿名管道在使用前要先創(chuàng)建，其函數(shù)的聲明如下：
extern int pipe (int __pipedes[2]);
此函數(shù)的參數(shù)是一個整型數(shù)組，如果執(zhí)行成功，pipe 將存儲兩個整型文件描述符于__pipedes[0]和__pipedes[1]中，他們分別指向管道的兩端。如果系統(tǒng)調用失敗，則返回 -1。
讀無名管道，該函數(shù)的聲明如下：
extern ssize_t read (int __fd, void *__buf, size_t __nbytes);
第一個參數(shù)fd為打開的文件描述符，buf為讀出數(shù)據(jù)的存儲位置，nbytes為讀取數(shù)據(jù)的大小，調用 read 函數(shù)將從 fd 指向的文件描述符指定的打開文件中宏讀 n 字節(jié)到 buf 指向的緩沖區(qū)內。
如果試圖向已經(jīng)填滿的管道寫入，系統(tǒng)會自動阻塞。一個管道不能同時被兩個進程打開。
extern ssize_ t write(int __fd, __const void *__buf, size_t __n);
從 buf指向的緩沖區(qū)中向管道中寫入nbytes字節(jié)，且每次寫入的內容都附件在管道的末端。
那要如何使用管道在兩個進程之間通信呢，我們可以使用 fork()創(chuàng)建子進程，創(chuàng)建的子進程會復制父進程的文件描述符，這樣就做到了兩個進程各有兩個fd[0]與fd[1]，兩個進程就可以通過各自的fd寫入和讀取同一個管道文件實現(xiàn)進程通信了，具體原理如下所示：
image-20210704170602297
具體的例子如下所示：
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[])
{
pid_t pid;
int temp;
int pipedes[2];
char s[14] = "test message!";
char d[14];
if (pipe(pipedes) == -1) // 創(chuàng)建管道
{
perror("pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (pid == fork() == -1)
{
perror("fork");
exit(EXIT_FAILURE);
}
else if (pid == 0) // 子進程
{
printf("now,write data to pipen");
if (write(pipedes[1], s, 14) == -1) // 寫數(shù)據(jù)到管道
{
perror("write");
exit(EXIT_FAILURE);
}
else
{
printf("the written data is:%sn",s);
exit(EXIT_SUCESS);
}
}
else if (pid > 0) // 父進程
{
slepp(2);
printf("now, read from pipen");
if ((read(pipedes[0], d, 14)) == -1)
{
perror("read");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("the data from pipe is:%sn",d);
}
return 0;
}
代碼運行的結果如下所示：
image-20210704172243185
命名管道
命名管道又被稱之為是 FIFO ，未命名的管道只能在兩個相關的進程之間使用，而且這兩個相關的進程還要又一個共同創(chuàng)建了他們的祖先進程，但是，通過 FIFO ，不相關的進程也能交換數(shù)據(jù)。
首先，介紹下是如何創(chuàng)建命名管道的：
extern int mkfifo (__const char *__path, __mode_t __mode);
mkfifo會根據(jù)參數(shù)建立特殊的有名管道文件，該文件必須不存在，而參數(shù)mode為該文件的權限。
下面是一個使用命名管道進行進程間通信的例子，例子分為兩個程序，分別是讀部分和寫部分,首先看先往管道寫數(shù)據(jù)的代碼，代碼如下所示：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd;
// FIFO file path
char * myfifo = "/tmp/myfifo";
// Creating the named file(FIFO)
// mkfifo(, )
mkfifo(myfifo, 0666);
char arr1[80], arr2[80];
while (1)
{
// Open FIFO for write only
fd = open(myfifo, O_WRONLY);
printf("The fd is:%dn",fd);
// Take an input arr2ing from user.
// 80 is maximum length
fgets(arr2, 80, stdin);
// Write the input arr2ing on FIFO
// and close it
write(fd, arr2, strlen(arr2)+1);
close(fd);
// Open FIFO for Read only
fd = open(myfifo, O_RDONLY);
// Read from FIFO
read(fd, arr1, sizeof(arr1));
// Print the read message
printf("User2: %s", arr1);
close(fd);
}
return 0;
}
然后是先往管道讀數(shù)據(jù)的代碼，代碼如下所示：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd1;
// FIFO file path
char * myfifo = "/tmp/myfifo";
char str1[80], str2[80];
while (1)
{
// First open in read only and read
fd1 = open(myfifo,O_RDONLY);
printf("The fd is:%dn",fd1);
read(fd1, str1, 80);
// Print the read string and close
printf("User1: %s", str1);
close(fd1);
// Now open in write mode and write
// string taken from user.
fd1 = open(myfifo,O_WRONLY);
fgets(str2, 80, stdin);
write(fd1, str2, strlen(str2)+1);
close(fd1);
}
return 0;
}
下面是代碼運行的一個結果：
image-20210706132916572
說明一下，就是說當運行 write程序的時候，會創(chuàng)Linux建fifo文件，命名管道，然后，在 write文件中就執(zhí)行open操作，但是，這里存在的一個問題就是，因為在運行 write程序的時候，沒有進程打開讀端，也就阻塞了 open函數(shù)的運行,只有運行read操作，以讀的方式讀取管道的數(shù)據(jù)，這樣才能使得write中的open函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行。
綜上，也就是命名管道在進程中通信的一個例子。
小結
上述就是本次進程通信中關于管道的相關內容，其中就包括匿名管道以及命名管道，他們之間存在著差別嗎，也各有各的應用，本次的分享就到這里啦~
