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进程间的通信方式——pipe（管道）

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进程间的通信方式——pipe（管道）详解进程间通信方式 管道 管道是如何实现进程间通信的 以及管道读取数据的四种方式 以及管道容量的大小

1.进程间通信

 每个进程各自有不同的用户地址空间,任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核,在内核中开辟一块缓冲区,进程A把数据从用户空间拷到内核缓冲区,进程B再从内核缓冲区把数据读走,内核提供的这种机制称为进程间通信。

这里写图片描述

不同进程间的通信本质：进程之间可以看到一份公共资源；而提供这份资源的形式或者提供者不同，造成了通信方式不同，而 pipe就是提供这份公共资源的形式的一种。

2.匿名管道

2.1管道的创建

 管道是由调用pipe函数来创建 
#include 
    int pipe (int fd[2]); //返回:成功返回0，出错返回-1 
 fd参数返回两个文件描述符,fd[0]指向管道的读端,fd[1]指向管道的写端。fd[1]的输出是fd[0]的输入。

2.2管道如何实现进程间的通信

（1）父进程创建管道，得到两个⽂件描述符指向管道的两端

（2）父进程fork出子进程，⼦进程也有两个⽂件描述符指向同⼀管道。

2.3如和用代码实现管道通信

[cpp]
view plain
copy

print
?

  1. #include 
      
  2. #include 
      
  3. #include 
      
  4. #include 
      
  5. int main()  
  6. {  
  7.     int fd[2];  
  8.     int ret = pipe(fd);  
  9.     if (ret == -1)  
  10.     {  
  11.         perror(”pipe error\n”);  
  12.         return 1;  
  13.     }  
  14.     pid_t id = fork();  
  15.     if (id == 0)  
  16.     {
    //child  
  17.         int i = 0;  
  18.         close(fd[0]);  
  19.         char *child = “I am  child!”;  
  20.         while (i<5)  
  21.         {  
  22.             write(fd[1], child, strlen(child) + 1);  
  23.             sleep(2);  
  24.             i++;  
  25.         }  
  26.     }  
  27.     else if (id>0)  
  28.     {
    //father  
  29.         close(fd[1]);  
  30.         char msg[100];  
  31.         int j = 0;  
  32.         while (j<5)  
  33.         {  
  34.             memset(msg,’\0’,sizeof(msg));  
  35.             ssize_t s = read(fd[0], msg, sizeof(msg));  
  36.             if (s>0)  
  37.             {  
  38.                 msg[s – 1] = ’\0’;  
  39.             }  
  40.             printf(”%s\n”, msg);  
  41.             j++;  
  42.         }  
  43.     }  
  44.     else  
  45.     {
    //error  
  46.         perror(”fork error\n”);  
  47.         return 2;  
  48.     }  
  49.     return  0;  
  50. }  
进程间的通信方式——pipe（管道）

运行结果：

每隔2秒打印一次I am child! 并且打印了五次。

这里写图片描述

2.4管道读取数据的四种的情况

如果一个管道读端一直在读数据，而管道写端的引⽤计数⼤于0决定管道是否会堵塞，引用计数大于0，只读不写会导致管道堵塞。

（4）读端读了一部分数据，不读了且关闭fd[0]，写端一直在写且f[1]还保持打开状态。

这里写图片描述

[cpp]
view plain
copy

print
?

  1. #include 
      
  2. #include 
      
  3. #include 
      
  4. #include 
      
  5. int main()  
  6. {  
  7.     int fd[2];  
  8.     int ret = pipe(fd);  
  9.     if (ret == -1)  
  10.     {  
  11.         perror(”pipe error\n”);  
  12.         return 1;  
  13.     }  
  14.     pid_t id = fork();  
  15.     if (id == 0)  
  16.     {
    //child  
  17.         int i = 0;  
  18.         close(fd[0]);  
  19.         char *child = “I am  child!”;  
  20.         while (i<10)  
  21.         {  
  22.             write(fd[1], child, strlen(child) + 1);  
  23.             sleep(2);  
  24.             i++;  
  25.         }  
  26.     }  
  27.     else if (id>0)  
  28.     {
    //father  
  29.         close(fd[1]);  
  30.         char msg[100];  
  31.         int status = 0;  
  32.         int j = 0;  
  33.         while (j<5)  
  34.         {  
  35.             memset(msg, ’\0’, sizeof(msg));  
  36.             ssize_t s = read(fd[0], msg, sizeof(msg));  
  37.             if (s>0)  
  38.             {  
  39.                 msg[s – 1] = ’\0’;  
  40.             }  
  41.             printf(”%s  %d\n”, msg, j);  
  42.             j++;  
  43.         }  
  44.         //写方还在继续,而读方已经关闭它的读端  
  45.         close(fd[0]);  
  46.         pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);  
  47.         printf(”exitsingle(%d),exit(%d)\n”, status & 0xff, (status >> 8) & 0xff);  
  48.         //低八位存放该子进程退出时是否收到信号  
  49.         //此低八位子进程正常退出时,退出码是多少  
  50.     }  
  51.     else  
  52.     {
    //error  
  53.         perror(”fork error\n”);  
  54.         return 2;  
  55.     }  
  56.     return  0;  
  57. }  
进程间的通信方式——pipe（管道）

运行结果：

这里写图片描述

使用kill -l 查看13号信号，可以知道13号信号代表SIGPIPE。

2.5管道特点

1.管道只允许具有血缘关系的进程间通信，如父子进程间的通信。 2.管道只允许单向通信。 3.管道内部保证同步机制，从而保证访问数据的一致性。 4.面向字节流 5.管道随进程，进程在管道在，进程消失管道对应的端口也关闭，两个进程都消失管道也消失。

2.6管道容量大小

#include 
    #include 
    #include 
    #include 
    int main() { int fd[2]; int ret = pipe(fd); if (ret == -1) { perror("pipe error\n"); return 1; } pid_t id = fork(); if (id == 0) { 
  //child int i = 0; close(fd[0]); char *child = "I am child!"; while (++i) { write(fd[1], child, strlen(child) + 1); printf("pipe capacity: %d\n", i*(strlen(child) + 1)); } close(fd[1]); } else if (id>0) { 
  //father close(fd[1]); waitpid(id, NULL, 0); } else { 
  //error perror("fork error\n"); return 2; } return 0; }

可以看到写到65520之后管道堵塞了，而65536即为64K大小即为管道的容量（由于代码问题，少统计一次数据）。

这里写图片描述

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