一、概述

在Linux系統中，以進程為單位來分配和管理資源。
由于保護的緣故，一個進程不能直接訪問另一個進程的資源，也就是說，進程之間互相封閉。
在一個復雜的應用系統中，通常會使用多個相關的進程來共同完成一項任務，因此要求進程之間必須能夠互相通信，從而來共享資源和信息。
所以，一個操作系統內核必須提供進程間的通信機制。

管道

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。

管道是指用于連接一個讀進程和一個寫進程，以實現它們之間通信的共享方式，又稱pipe文件。

管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一，具有以下特點：

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。

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。

管道是所有Unix都提供的一種IPC機制

一個進程將數據寫入管道，另一個進程從管道中讀取數據

在shell中使用管道的例子

命令：“ls | more”

使用pipeline “|”將兩個命令”ls”和“more”連接起來，使得ls的輸出成為more的輸入

也可以使用如下的兩個命令

命令1：“ls > tmp”

命令2：”more < tmp”

命令1把ls的輸出重定向到tmp文件中；

命令2把more的輸入重定向到tmp文件

創建管道

管道的創建：
#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2])
該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，然后通過管道實現父子進程間的通信。

注意：fd[0] 用于讀取管道，fd[1] 用于寫入管道。

管道讀寫

管道主要用于不同進程間通信。實際上，通常先創建一個管道，再通過fork函數創建一個子進程。

子進程寫入和父進程讀的命名管道：

管道的讀寫規則

管道兩端可分別用描述字fd[0]以及fd[1]來描述。
需要注意的是，管道的兩端是固定了任務的。即一端只能用于讀，由描述字fd[0]表示，稱其為管道讀端；另一端則只能用于寫，由描述字fd[1]來表示，稱其為管道寫端。
如果試圖從管道寫端讀取數據，或者向管道讀端寫入數據都將導致錯誤發生。
一般文件的I/O函數都可以用于管道，如close、read、write等等。

系統文件 write(fd[1],buf,size)

功能：把buf中的長度為size字符的消息送入管道入口fd[1]
fd[1]—pipe入口
buf:存放消息的空間
size :要寫入的字符長度

系統文件 read(fd[0],buf,size)

功能：從pipe出口fd[0]讀出size字符的消息置入 buf中。
fd[0]――Pipe的出口

進程通信 管道 (pipe系統調用）

pipe(fd): 創建一個管道，fd[0]為管道的讀端；fd[1]為管道的寫端。 管道可用來實現父進程與其子孫進程之間的通信。管道以FIFO方式傳送消息。

#include <stdio.h> ...... main() { int x,fd[2]; char buf[30],s[30]; pipe(fd); /*創建管道*/ while((x=fork()) = = -1); /*創建子進程失敗時，循環*/ if(x = = 0) { sprintf(buf,“This is an example\n”); write(fd[1],buf,30); /*把buf中的字符寫入管道*/ exit(0); } wait(); read(fd[0],s,30); /*父進程讀管道中的字符*/ printf(“%s”,s); }

有名管道

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（named pipe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（first in 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。

有名管道的創建

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

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）。

#include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> main() { char buffer[80]; int fd; char *FIFO=“pipe1”; mkfifo(FIFO,0666); if(fork()>0){ char s[ ] = "hello!\n";fd = open (FIFO,O_WRONLY); write(fd,s,sizeof(s)); close(fd); } else{ fd= open(FIFO,O_RDONLY);read(fd,buffer,80); printf("%s",buffer); close(fd); } }

管道的局限性

從IPC的角度看，管道提供了從一個進程向另一個進程傳輸數據的有效方法。但是，管道有一些固有的局限性：

1.因為讀數據的同時也將數據從管道移去，因此，管道不能用來對多個接收者廣播數據。
2.管道中的數據被當作字節流，因此無法識別信息的邊界。

如果一個管道有多個讀進程，那么寫進程不能發送數據到指定的讀進程。同樣，如果有多個寫進程，那么沒有辦法判斷是它們中哪一個發送的數據。

轉載于:https://www.cnblogs.com/yanghaishu/archive/2012/05/10/2495201.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的进程间通信（一）管道的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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