實驗內容

編寫程序實現進程的管道通信。用系統(tǒng)調用pipe( )建立一管道，二個子進程P1和P2分別向管道各寫一句話：

??? Child 1 is sending a message!

??? Child 2 is sending a message!

父進程從管道中讀出二個來自子進程的信息并顯示（要求先接收P1，后P2）。

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實驗指導

一、什么是管道

UNIX系統(tǒng)在OS的發(fā)展上，最重要的貢獻之一便是該系統(tǒng)首創(chuàng)了管道（pipe）。這也是UNIX系統(tǒng)的一大特色。

所謂管道，是指能夠連接一個寫進程和一個讀進程的、并允許它們以生產者—消費者方式進行通信的一個共享文件，又稱為pipe文件。由寫進程從管道的寫入端（句柄1）將數據寫入管道，而讀進程則從管道的讀出端（句柄0）讀出數據。

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句柄fd[0] ? ? ? ? 句柄fd[1]

?讀出端 ? ? ? ? 寫入端

二、管道的類型：

1、有名管道

一個可以在文件系統(tǒng)中長期存在的、具有路徑名的文件。用系統(tǒng)調用mknod( )建立。它克服無名管道使用上的局限性，可讓更多的進程也能利用管道進行通信。因而其它進程可以知道它的存在，并能利用路徑名來訪問該文件。對有名管道的訪問方式與訪問其他文件一樣，需先用open( )打開。

2、無名管道

一個臨時文件。利用pipe( )建立起來的無名文件（無路徑名）。只用該系統(tǒng)調用所返回的文件描述符來標識該文件，故只有調用pipe( )的進程及其子孫進程才能識別此文件描述符，才能利用該文件（管道）進行通信。當這些進程不再使用此管道時，核心收回其索引結點。

二種管道的讀寫方式是相同的，本文只講無名管道。

3、pipe文件的建立

分配磁盤和內存索引結點、為讀進程分配文件表項、為寫進程分配文件表項、分配用戶文件描述符

4、讀/寫進程互斥

內核為地址設置一個讀指針和一個寫指針，按先進先出順序讀、寫。

為使讀、寫進程互斥地訪問pipe文件，需使各進程互斥地訪問pipe文件索引結點中的直接地址項。因此，每次進程在訪問pipe文件前，都需檢查該索引文件是否已被上鎖。若是，進程便睡眠等待，否則，將其上鎖，進行讀/寫。操作結束后解鎖，并喚醒因該索引結點上鎖而睡眠的進程。

三、所涉及的系統(tǒng)調用???

1、pipe( )

建立一無名管道。

系統(tǒng)調用格式

??? ??????????pipe(filedes)

參數定義

int? pipe(filedes);

int ?filedes[2];

其中，filedes[1]是寫入端，filedes[0]是讀出端。

該函數使用頭文件如下：

#include <unistd.h>

#inlcude <signal.h>

#include <stdio.h>

?? 2、read( )

? 系統(tǒng)調用格式

???????????????? ?read(fd,buf,nbyte)

? 功能：從fd所指示的文件中讀出nbyte個字節(jié)的數據，并將它們送至由指針buf所指示的緩沖區(qū)中。如該文件被加鎖，等待，直到鎖打開為止。

? 參數定義

??????????????? ??int? read(fd,buf,nbyte);

????????????????? int? fd;

????????????????? char *buf;

????????????????? unsigned? nbyte;

? 3、write( )

系統(tǒng)調用格式

???????????????? ?read(fd,buf,nbyte)

功能：把nbyte 個字節(jié)的數據，從buf所指向的緩沖區(qū)寫到由fd所指向的文件中。如文件加鎖，暫停寫入，直至開鎖。

參數定義同read( )。

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〈任務〉

??? 編制一段程序，實現進程的管道通信。使用系統(tǒng)調用pipe()建立一條管道線。兩個子進程p1和p2分別向通道個寫一句話：

? child1 process is sending message!

child2 process is sending message!

而父進程則從管道中讀出來自兩個進程的信息，顯示在屏幕上。

?

程序一：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<errno.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>int main()
{
int pipe_fd[2];
pid_t pid;
char buf_r[100];
char* p_wbuf;
int r_num;
memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
if(pipe(pipe_fd)<0){
printf("pipe create error\n");
return -1;
}
if((pid=fork())==0)
{
printf("\n");
close(pipe_fd[1]);
sleep(2);
if((r_num=read(pipe_fd[0],buf_r,100))>0){printf("%d numbers read from the pipe is %s\n",r_num,buf_r);
}
close(pipe_fd[0]);
exit(0);
}
else if(pid>0)
{
close(pipe_fd[0]);
if(write(pipe_fd[1],"Hello",5)!=-1)
printf("parent writel success!\n");
if(write(pipe_fd[1],"pipe",5)!=-1)printf("parent write2 success!\n");
close(pipe_fd[1]);
sleep(3);
waitpid(pid,NULL,0);
exit(0);
}
}

效果：

parent writel success!
parent write2 success!
10 numbers read from the pipe is Hellopipe

?

更復雜的例子，程序二：

#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include<string.h>
int pid1,pid2;main( )
{ 
int fd[2];
char outpipe[100],inpipe[100];
pipe(fd);                       /*創(chuàng)建一個管道*/
while ((pid1=fork( ))==-1);
/*lockf()函數允許將文件區(qū)域用作信號量（監(jiān)視鎖），或用于控制對鎖定進程的訪問（強制模式記錄鎖定）。試圖訪問已鎖定資源的其他進程將返回錯誤或進入休眠狀態(tài)，直到資源解除鎖定為止。當關閉文件時，將釋放進程的所有鎖定，即使進程仍然有打開的文件。當進程終止時，將釋放進程保留的所有鎖定。*/

if(pid1==0){
lockf(fd[1],1,0);sprintf(outpipe,"child 1 process is sending message!"); /*把串放入數組outpipe中*/write(fd[1],outpipe,50);     /*向管道寫長為50字節(jié)的串*/sleep(5);                 /*自我阻塞5秒*/lockf(fd[1],0,0);exit(0);}
else{
while((pid2=fork( ))==-1);if(pid2==0)
{ 
lockf(fd[1],1,0);           /*互斥*/sprintf(outpipe,"child 2 process is sending message!");write(fd[1],outpipe,50);sleep(5);lockf(fd[1],0,0);exit(0);}else{  
wait(0);              /*同步*/read(fd[0],inpipe,50);   /*從管道中讀長為50字節(jié)的串*/printf("%s\n",inpipe);wait(0);read(fd[0],inpipe,50);printf("%s\n",inpipe);exit(0);}}
}

?

運行結果：

child 1 process is sending message!
child 2 process is sending message!

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux环境编程--进程通信的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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