linux c之管道的介紹、創(chuàng)建關(guān)閉和簡(jiǎn)單讀寫

2019-11-11 02:00:43

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供稿：網(wǎng)友

1、管道介紹、

進(jìn)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(jìn)程間通信機(jī)制之一，管道可用于具有親緣關(guān)系進(jìn)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(guān)系進(jìn)程間的通信。

2、管道特點(diǎn)、

管道是半雙工的，數(shù)據(jù)只能向一個(gè)方向流動(dòng)；需要雙方通信時(shí)，需要建立起兩個(gè)管道；只能用于父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間（具有親緣關(guān)系的進(jìn)程）；單獨(dú)構(gòu)成一種獨(dú)立的文件系統(tǒng)：管道對(duì)于管道兩端的進(jìn)程而言，就是一個(gè)文件，但它不是普通的文件，它不屬于某種文件系統(tǒng)，而是自立門戶，單獨(dú)構(gòu)成一種文件系統(tǒng)，并且只存在與內(nèi)存中。

3、數(shù)據(jù)的讀出和寫入：

一個(gè)進(jìn)程向管道中寫的內(nèi)容被管道另一端的進(jìn)程讀出。寫入的內(nèi)容每次都添加在管道緩沖區(qū)的末尾，并且每次都是從緩沖區(qū)的頭部讀出數(shù)據(jù)。然而管道應(yīng)用的一個(gè)重大限制是它沒有名字，因此，只能用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)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(gè)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（能夠訪問該路徑的進(jìn)程以及FIFO的創(chuàng)建進(jìn)程之間），因此，通過FIFO不相關(guān)的進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)。值得注意的是，F(xiàn)IFO嚴(yán)格遵循先進(jìn)先出（firstin first out），對(duì)管道及FIFO的讀總是從開始處返回?cái)?shù)據(jù)，對(duì)它們的寫則把數(shù)據(jù)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(chuàng)建

#include int pipe(int fd[2]) fd為filedescriptors的縮寫，其為一個(gè)二元數(shù)組，用于存放pipe函數(shù)所創(chuàng)建管道的兩個(gè) 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(shù)創(chuàng)建的管道的兩端處于一個(gè)進(jìn)程中間，在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大意義，因此，一個(gè)進(jìn)程在由 pipe()創(chuàng)建管道后，一般再fork一個(gè)子進(jìn)程，需要是調(diào)用exec函數(shù)族使子進(jìn)程執(zhí)行所需程序。然后通過管道實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程間的通信（因此也不難推出，只要兩個(gè)進(jìn)程中存在親緣關(guān)系，這里的親緣關(guān)系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式來進(jìn)行通信）。

5、有名管道的創(chuàng)建

#include #include int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode) 該函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是一個(gè)普通的路徑名，也就是創(chuàng)建后FIFO的名字。第二個(gè)參數(shù)與打開普通文件的open()函數(shù)中的mode 參數(shù)相同。如果mkfifo的第一個(gè)參數(shù)是一個(gè)已經(jīng)存在的路徑名時(shí)，會(huì)返回EEXIST錯(cuò)誤，所以一般典型的調(diào)用代碼首先會(huì)檢查是否返回該錯(cuò)誤，如果確實(shí)返回該錯(cuò)誤，那么只要調(diào)用打開FIFO的函數(shù)就可以了。一般文件的I/O函數(shù)都可以用于FIFO，如close、read、write等等。認(rèn)清管道和有名管道的讀寫規(guī)則是在程序中應(yīng)用它們的關(guān)鍵，下面就對(duì)管道和有名管道的讀寫規(guī)則做的一點(diǎn)總結(jié)：

1、管道的讀寫規(guī)則：

如果管道的寫端不存在，則認(rèn)為已經(jīng)讀到了數(shù)據(jù)的末尾，讀函數(shù)返回的讀出字節(jié)數(shù)為0；當(dāng)管道的寫端存在時(shí)，如果請(qǐng)求的字節(jié)數(shù)目大于PIPE_BUF，則返回管道中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，如果請(qǐng)求的字節(jié)數(shù)目不大于PIPE_BUF，則返回管道中現(xiàn)有數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。向管道中寫入數(shù)據(jù)時(shí)，linux將不保證寫入的原子性，管道緩沖區(qū)一有空閑區(qū)域，寫進(jìn)程就會(huì)試圖向

管道寫入數(shù)據(jù)。如果讀進(jìn)程不讀走管道緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，那么寫操作將一直阻塞。

2、有名管道比管道多了一個(gè)打開操作：open。

FIFO的打開規(guī)則：如果當(dāng)前打開操作是為讀而打開FIFO時(shí)，若已經(jīng)有相應(yīng)進(jìn)程為寫而打開該FIFO，則當(dāng)前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應(yīng)進(jìn)程為寫而打開該FIFO（當(dāng)前打開操作設(shè)置了阻塞標(biāo)志）；或者，成功返回（當(dāng)前打開操作沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志）。如果當(dāng)前打開操作是為寫而打開FIFO時(shí)，如果已經(jīng)有相應(yīng)進(jìn)程為讀而打開該FIFO，則當(dāng)前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應(yīng)進(jìn)程為讀而打開該FIFO（當(dāng)前打開操作設(shè)置了阻塞標(biāo)志）；或者，返回ENXIO錯(cuò)誤（當(dāng)前打開操作沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志）。從FIFO中讀取數(shù)據(jù)：如果有進(jìn)程寫打開FIFO，且當(dāng)前FIFO內(nèi)沒有數(shù)據(jù)，則對(duì)于設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作來說，將一直阻塞。讀打開的阻塞標(biāo)志只對(duì)本進(jìn)程第一個(gè)讀操作施加作用，如果本進(jìn)程內(nèi)有多個(gè)讀操作序列，則在第一個(gè)讀操作被喚醒并完成讀操作后，其它將要執(zhí)行的讀操作將不再阻塞，即使在執(zhí)行讀操作時(shí)，F(xiàn)IFO中沒有數(shù)據(jù)也一樣（此時(shí)，讀操作返回0）。如果沒有進(jìn)程寫打開FIFO，則設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作會(huì)阻塞。由于使用有名管道時(shí)，需要在兩個(gè)將進(jìn)行通信的進(jìn)程中分別打有名名管道，因此，當(dāng)一個(gè)進(jìn) 程度打開(或?qū)懘蜷_)一個(gè)有名管道而沒有其他進(jìn)程寫打開(或讀打開)此有名管道時(shí)，該進(jìn)程就會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到另一個(gè)進(jìn)程寫打開（或讀打開）此有名管道。刪除一個(gè)有名管道可

以用unlink()。