linux c之管道的介紹、創建關閉和簡單讀寫

2019-11-11 00:38:57

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1、管道介紹、

進程間通信的幾種主要手段中。其中管道和有名管道是最早的進程間通信機制之一，管道可用于具有親緣關系進程間的通信，有名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具

有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關系進程間的通信。

2、管道特點、

管道是半雙工的，數據只能向一個方向流動；需要雙方通信時，需要建立起兩個管道；只能用于父子進程或者兄弟進程之間（具有親緣關系的進程）；單獨構成一種獨立的文件系統：管道對于管道兩端的進程而言，就是一個文件，但它不是普通的文件，它不屬于某種文件系統，而是自立門戶，單獨構成一種文件系統，并且只存在與內存中。

3、數據的讀出和寫入：

一個進程向管道中寫的內容被管道另一端的進程讀出。寫入的內容每次都添加在管道緩沖區的末尾，并且每次都是從緩沖區的頭部讀出數據。然而管道應用的一個重大限制是它沒有名字，因此，只能用于具有親緣關系的進程間通信，在有名管道（namedpipe或FIFO）提出后，該限制得到了克服。FIFO不同于管道之處在于它提供一個路徑名與之關聯，以FIFO的文件形式存在于文件系統中。這樣，即使與FIFO的創建進程不存在親緣關系的進程，只要可以訪問該路徑，就能夠彼此通過FIFO相互通信（能夠訪問該路徑的進程以及FIFO的創建進程之間），因此，通過FIFO不相關的進程也能交換數據。值得注意的是，FIFO嚴格遵循先進先出（firstin first out），對管道及FIFO的讀總是從開始處返回數據，對它們的寫則把數據添加到末尾。它們不支持諸如lseek()等文件定位操作。

4、管道的創建

#include int pipe(int fd[2]) fd為filedescriptors的縮寫，其為一個二元數組，用于存放pipe函數所創建管道的兩個文件描述符，fd[0]存放管道讀取端的文件描述符，fd[1]用于存放管道寫入端的文件描述符。函數創建的管道的兩端處于一個進程中間，在實際應用中沒有太大意義，因此，一個進程在由 pipe()創建管道后，一般再fork一個子進程，需要是調用exec函數族使子進程執行所需程序。然后通過管道實現父子進程間的通信（因此也不難推出，只要兩個進程中存在親緣關系，這里的親緣關系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式來進行通信）。

5、有名管道的創建

#include #include int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode) 該函數的第一個參數是一個普通的路徑名，也就是創建后FIFO的名字。第二個參數與打開普通文件的open()函數中的mode 參數相同。如果mkfifo的第一個參數是一個已經存在的路徑名時，會返回EEXIST錯誤，所以一般典型的調用代碼首先會檢查是否返回該錯誤，如果確實返回該錯誤，那么只要調用打開FIFO的函數就可以了。一般文件的I/O函數都可以用于FIFO，如close、read、write等等。認清管道和有名管道的讀寫規則是在程序中應用它們的關鍵，下面就對管道和有名管道的讀寫規則做的一點總結：

1、管道的讀寫規則：

如果管道的寫端不存在，則認為已經讀到了數據的末尾，讀函數返回的讀出字節數為0；當管道的寫端存在時，如果請求的字節數目大于PIPE_BUF，則返回管道中現有的數據字節數，如果請求的字節數目不大于PIPE_BUF，則返回管道中現有數據字節數。向管道中寫入數據時，linux將不保證寫入的原子性，管道緩沖區一有空閑區域，寫進程就會試圖向

管道寫入數據。如果讀進程不讀走管道緩沖區中的數據，那么寫操作將一直阻塞。

2、有名管道比管道多了一個打開操作：open。

FIFO的打開規則：如果當前打開操作是為讀而打開FIFO時，若已經有相應進程為寫而打開該FIFO，則當前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應進程為寫而打開該FIFO（當前打開操作設置了阻塞標志）；或者，成功返回（當前打開操作沒有設置阻塞標志）。如果當前打開操作是為寫而打開FIFO時，如果已經有相應進程為讀而打開該FIFO，則當前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應進程為讀而打開該FIFO（當前打開操作設置了阻塞標志）；或者，返回ENXIO錯誤（當前打開操作沒有設置阻塞標志）。從FIFO中讀取數據：如果有進程寫打開FIFO，且當前FIFO內沒有數據，則對于設置了阻塞標志的讀操作來說，將一直阻塞。讀打開的阻塞標志只對本進程第一個讀操作施加作用，如果本進程內有多個讀操作序列，則在第一個讀操作被喚醒并完成讀操作后，其它將要執行的讀操作將不再阻塞，即使在執行讀操作時，FIFO中沒有數據也一樣（此時，讀操作返回0）。如果沒有進程寫打開FIFO，則設置了阻塞標志的讀操作會阻塞。由于使用有名管道時，需要在兩個將進行通信的進程中分別打有名名管道，因此，當一個進程度打開(或寫打開)一個有名管道而沒有其他進程寫打開(或讀打開)此有名管道時，該進程就會進入阻塞狀態，直到另一個進程寫打開（或讀打開）此有名管道。刪除一個有名管道可

以用unlink()。