Linux(十四)进程间通信(IPC),管道
一、进程间通信
(一)系统介绍进程间通信
进程间通信(IPC)介绍
小编插入的这篇文章详细介绍了进程间通信的一些内容,大家可以一起学习。
(二)进程间通信的方法
1、管道
2、信号量
3、共享内存
4、消息队列
5、套接字
接下来的几篇文章,小编就会按照顺序介绍这几种方法(加粗的为重点内容),今天首先要学到的是管道。
二、管道
关于管道这个词,其实我们在之前有过一点点了解,不知道大家还是否记得。在Linux(四)基础命令2中,| 代表管道,当时是和grep(过滤)搭配使用。今天,我们就正式接触管道这个内容了。
首先是管道的分类,分为有名管道(命名管道)和无名管道。它们的区别是有名管道在任意两个进程间通信,无名管道在父子进程之间通信。
(一)有名管道
1、创建有名管道 mkfifo
2、打开管道 open()
3、关闭管道 close()
4、读数据 read()
5、写入数据 write()
在学习完上面的操作后,我们来思考一个问题:如果进程a要从键盘获取数据传递给另一个进程b,不使用管道操作应该如何完成?
其实在C语言中,我们可以通过文件操作完成,但是通过文件进行进程间通信存在两个问题:(1)速度慢(2)读数据时不知道a什么时候会写入。
下面,大家就和小编一起通过有名管道来演示进程间通信。
管道创建之后,它会在内存上分配一块空间(也就是通过管道的数据存在了内存中),而管道本身在磁盘里,所以管道的大小永远为0。
管道有两端(大家可以想象一下它想一个水管有两头),一端为读端,一端为写端(就像水管一遍流入一遍流出)。即管道一个是读打开,一个是写打开。
让我们将下面的代码在终端中写入,进行演示。
//a.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>int main(){int fd = open("fifo",O_WRONLY);//当前路径可以省略,绝对路径要写全assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);write(fd,"hello",5);close(fd);
}
//b.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>int main(){int fd = open("fifo",O_RDONLY);assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);char buf[128] = {0};read(fd,buf,127);printf("read:%s\n",buf);close(fd);exit(0);
}
我们打开两个终端界面。
下面我们将上面的代码进行修改,使a循环写入(从键盘写入),b循环读取。
//a.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>int main(){int fd = open("fifo",O_WRONLY);//当前路径可以省略,绝对路径要写全assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);while(1){ printf("input:\n");char buff[128] = {0};fgets(buff,128,stdin);if(strncmp(buff,"end",3)==0){break;}write(fd,buff,strlen(buff));} close(fd);
}//b.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>int main(){int fd = open("fifo",O_RDONLY);assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);while(1){char buf[128] = {0};if(read(fd,buf,127)==0)//用于验证管道写端关闭,读read返回值为0(第3个特点){break;}printf("read:%s\n",buf);} close(fd);exit(0);
}
通过上面这两个个例子,我们来总结一下管道的特点。
(1)管道必须读,写进程同时open,否则会阻塞;
(2)如果管道没有数据,那么read会阻塞;
(3)管道的写端关闭,读read返回值为0;
(4)管道打开的时候只有只读和只写两种方式,读写方式打开是未定义的。
(二)无名管道
有名管道之所以不限制进程,就是因为它有名字可以被找到;而无名管道不可以,如果不限制进程,它又没有名字,我们就没有办法找到它了。因此,无名管道只能用于父子进程间通信。
创建无名管道 pipe
还是同样的思路,学习一个新的命令要使用帮助手册 man pipe。
//fi.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>int main(){int fd[2];assert(pipe(fd)!=-1);pid_t pid = fork();assert(pid!=-1);//先open 后fork 共享文件描述符if(pid==0){ close(fd[1]);char buff[128] = {0};read(fd[0],buff,127);printf("child read:%s\n",buff);close(fd[0]);} else{close(fd[0]);write(fd[1],"hello",5);close(fd[1]);}exit(0);
}
通过上面两个例子,下面小编带领大家总结一下管道的特点:
(1)管道必须读,写进程同时open,否则会阻塞;
(2)如果管道没有数据,那么read会阻塞;
(3)管道的写端关闭,读read返回值为0;
(4)管道打开的时候只有只读和只写两种方式,读写方式打开是未定义的;
(5)无论有名还是无名,写入管道的数据都在内存中(管道的大小永远为0,面试的重点)
(6)管道是一种半双工通信方式(通信方式有单工,半双工,全双工)
(7)有名管道和无名管道的区别:有名管道可以在任意进程间使用,无名管道主要在父子进程
间通信
(8)管道的读端关闭,写会产生异常(发送信号SIGPIPE)
小编通过改变a.c的代码来进行验证,代码如下:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
void sig_fun(int sig){printf("sig = %d\n",sig);
}
int main(){signal(SIGPIPE,sig_fun);int fd = open("fifo",O_WRONLY);//当前路径可以省略,绝对路径要写全assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);while(1){ printf("input:\n");char buff[128] = {0};fgets(buff,128,stdin);if(strncmp(buff,"end",3)==0){break;}write(fd,buff,strlen(buff));} //write(fd,"hello",5);close(fd);
}
(三)管道的实现
通过上面的图片,我们可以直到管道其实就是一个循环队列。
如果管道是空的,读操作会堵塞;如果管道是满的,写操作会堵塞。
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