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【Linux】进程间通信（三）：命名管道

news 来源：原创 2025/7/16 5:14:17

📝前言：

这篇文章我们来讲讲Linux 进程间通信（三）——命名管道

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这里写目录标题

  • 一，命名管道介绍
    • 1. 原理介绍
    • 2. 简单创建
    • 3. 简单使用
    • 4. 管道文件特殊的读写规则
    • 5. 命名管道删除
  • 二，使用示例
    • 错误和退出宏
    • 示例1
      • 思路
      • 代码
      • 运行
    • 示例2
      • 思路
      • 代码
      • 运行

一，命名管道介绍

之前我们介绍过了匿名管道，匿名管道通常用于有血缘关系的进程。那如果两个毫无关系的进程之间要进行通信，这时候就需要用到我们的命名管道。

1. 原理介绍

首先，想要进行进程间通信，就要让两个进程看到同一份资源！这份资源就是文件！
命名管道的原理和匿名管道基本相同，都是要让两个进程看到同一份文件。那两个没有血缘关系的进程是如何做到的呢？

在这里插入图片描述

  • 当两个进程打开同一路径下的同一个文件的时候，对应的文件描述符会被写入对应进程的文件描述符表中
  • 而对应文件的struct file其实是会被拷贝一份的（尽管两个struct file描述的都是c.txt文件，但是两个进程可能会在文件中有不同的读写位置不同的struct file就会记录）
  • 但是文件的 inode 和 文件内核缓冲区（这是文件在内存中真正的主体）是不会拷贝的，因为都是同一个文件的。
  • 即：因为路径具有唯一性，两个进程利用路径的唯一性看到了同一个文件（资源）。因为文件有文件名，所以叫做命名管道。

问题是，对于普通文件来说，IO会往磁盘刷新！
所以，OS提供了一种特殊的文件：管道文件，这种文件不会往磁盘刷新。这样两个进程就可以通过读写这个文件来实现通信！

2. 简单创建

我们用mkfifo来创建管道文件，命令和库函数同名

命令：
在这里插入图片描述
库函数：
在这里插入图片描述

  • 参数：（文件路径，创建文件时的权限）
  • 返回值：成功：0，失败：-1

示例（命令行创建）：

mkfifo fifo.txt

在这里插入图片描述
这个p就代表是管道文件

示例（库函数创建）：

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int main()
{int ret = mkfifo("fifo2.txt", 0666);if(ret == 0)std::cout << "创建管道文件fifo2.txt成功" << std::endl;return 0;
}

在这里插入图片描述
当命名管道创建好后，和普通文件的使用放个一模一样。先打开，然后再读写操作。

3. 简单使用

命令行输入：echo "hello world" > fifo.txt
结果：
在这里插入图片描述
就像被卡柱一样，直到我们cat fifo.txt才有反应：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
这是因为，管道文件有特殊的读写规则。

4. 管道文件特殊的读写规则

管道文件的读写端必须都打开了才能工作，不然一段会端塞。

以上面的例子为例，

  • 当使用 echo "hello world" > fifo.txt 往管道写数据时，必须有另一个进程在管道的读端等待读取数据，否则写操作会被阻塞。

  • 同理，如果先打开读端，但是写端没有打开，读端也会阻塞等待写端打开。

5. 命名管道删除

使用unlink：
在这里插入图片描述
当然，命令行也可以用rm删
在这里插入图片描述
系统调用删，常用于代码中

二，使用示例

错误和退出宏

  • 当一个操作错误时，C语言会设置对应的错误码在errno，我们可以通过perror来打印对应错误码的错误信息。
  • 如果我们想在打印错误信息后立刻终止程序，可以添加exit操作

上述两个操作，我们可以用一个宏 + do...while(0)来包装一下

#define ERR_EXIT(m) \
do { \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
  • do...while(0)：只是为了提供一个能用于代码块包装的{}
  • 后续写代码时，我们直接调用ERR_EXIT(m)，m为我们传入的字符串提示信息
  • 因为宏是要写到一行的，\是为了换行
  • EXIT_FAILURE 是标准库 <stdlib.h> 中已经定义的宏（通常值为 1）

示例1

思路

重建两个进程，利用命名管道进行文件的拷贝：把file1.txt 的 内容拷贝到 file2.txt

基本思路：

  • 一个进程往命名管道里面写入file1.txt的内容
  • 另一个进程从命名管道读内容，写入file2.txt

代码

WriteN 文件：

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <cstdlib>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>using namespace std;#define ERR_EXIT(m)         \do                      \{                       \perror(m);          \exit(EXIT_FAILURE); \} while (0)int main()
{// 创建命名管道int m = mkfifo("tp", 0666);if (m < 0)ERR_EXIT("mkfifo"); // 代表mkfifo这个行为发生错误// 打开原有文件int infd = open("file1.txt", O_RDONLY);if (infd < 0)ERR_EXIT("open");// 打开命名管道int outfd = open("tp", O_WRONLY);if (outfd < 0)ERR_EXIT("open");// 把原有文件的内容输出到命名管道char buffer[1024];int n;while ((n = read(infd, buffer, sizeof(buffer))) > 0) // 当还读到有数据时{write(outfd, buffer, n);}close(infd);close(outfd);return 0;
}

ReadN文件：

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <cstdlib>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>using namespace std;#define ERR_EXIT(m)         \do                      \{                       \perror(m);          \exit(EXIT_FAILURE); \} while (0)int main()
{// 打开命名管道int infd = open("tp", O_RDONLY);if(infd < 0) ERR_EXIT("open");// 打开要写入的文件int outfd = open("file2.txt", O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, 0666);if (outfd < 0)ERR_EXIT("open");// 把命名管道的内容写到要拷贝到的文件char buffer[1024];int n;while((n = read(infd, buffer, sizeof(buffer))) > 0) // 当还读到有数据时{write(outfd, buffer, n);}close(infd);close(outfd);// 删除命名管道unlink("tp");return 0;
}

运行

一个终端先运行writer，另一个终端再运行reader，就完成了文件拷贝工作
在这里插入图片描述

示例2

思路

  • 利用命名管道建立一个服务段和客户端对话的窗口。
  • 客户端往命名管道里面写数据。
  • 服务段从命名管道里面读数据。

代码

comm.hpp文件：

#pragma once#include <string>
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>#define PATH "."
#define FILENAME "fifo"using namespace std;#define ERR_EXIT(m)         \do                      \{                       \perror(m);          \exit(EXIT_FAILURE); \} while (0)class NamedPipe
{
public:NamedPipe(string path, string name): _path(path), _name(name){_fifoname = _path + "/" + _name;int m = mkfifo(_fifoname.c_str(), 0666);if (m < 0)ERR_EXIT("mkfifo");cout << "mkfifo " << _fifoname << "sucess" << endl;}~NamedPipe(){int u = unlink(_fifoname.c_str());if (u < 0)ERR_EXIT("unlink");cout << "unlink " << _fifoname << "sucess" << endl;}private:string _path;string _name;string _fifoname;
};class Link // 服务端和用户端通过这个Link对象来进行对话
{
public:Link(const string& path, const string& name) // 这个构造只是为了把上面创建的命名管道的信息拿下来: _path(path), _name(name){_fifoname = _path + "/" + _name;cout << "Link " << _fifoname << " -> sucess" << endl;}void LinkForWrite(){// 当命名管道创建好了以后，就当做普通文件一样访问_fd = open(_fifoname.c_str(), O_WRONLY | O_TRUNC);if (_fd < 0)ERR_EXIT("open");cout << "Now you can write something to server " << endl;}void LinkForRead(){_fd = open(_fifoname.c_str(), O_RDONLY);if (_fd < 0)ERR_EXIT("open");cout << "Now you can read from client " << endl;}void Write(){while (true){string message;getline(cin, message);if(message == "quit"){break;}write(_fd, message.c_str(), message.size());}}void Read(){while (true){char buffer[1024];int n = read(_fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);buffer[n] = '\0';if (n > 0){cout << buffer << endl;}else if (n == 0){cout << "cilent quit... now server quit" << endl;exit(EXIT_SUCCESS);}else{ERR_EXIT("read");}}}void Close(){close(_fd);}private:string _path;string _name;string _fifoname;int _fd;
};

client.cpp文件：

#include "comm.hpp"int main()
{Link Client(PATH, FILENAME);Client.LinkForWrite();Client.Write();Client.Close();
}

server.cpp文件

#include "comm.hpp"int main()
{// 创建命名管道// 构造时创建，进程结束时，自动析构NamedPipe fifo(PATH, FILENAME);Link Server(PATH, FILENAME);Server.LinkForRead();Server.Read();Server.Close();
}

Makefile文件：

.PHONY:all
all:client server
client:client.cppg++ -o $@ $^ -std=c++11
server:server.cppg++ -o $@ $^ -std=c++11.PHONY:clean
clean:rm -f client server
  • 伪目标all（不对应实际文件，仅用于执行命令），依赖于client和server
  • make 执行all的时候，就会去执行client和server目标

运行

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

🌈我的分享也就到此结束啦🌈
要是我的分享也能对你的学习起到帮助，那简直是太酷啦！
若有不足，还请大家多多指正，我们一起学习交流！
📢公主，王子：点赞👍→收藏⭐→关注🔍
感谢大家的观看和支持！祝大家都能得偿所愿，天天开心！！！

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编程日记 2025/7/12 13:22:10

【LUT技术专题】DnLUT代码解读

目录 原文概要 1. 训练 本文是对DnLUT技术的代码解读&#xff0c;原文解读请看DnLUT。 原文概要 DnLUT通过PCM模块和L型卷积&#xff0c;有效提升以往基于LUT方法降低色噪声的能力&#xff0c;用最小的存储量得到了同样的感受野范围&#xff0c;主要是2个创新点&#xff1…...

编程日记 2025/7/12 16:53:47

python宠物用品商城系统

目录 技术栈介绍具体实现截图系统设计研究方法&#xff1a;设计步骤设计流程核心代码部分展示研究方法详细视频演示试验方案论文大纲源码获取/详细视频演示 技术栈介绍 Django-SpringBoot-php-Node.js-flask 本课题的研究方法和研究步骤基本合理&#xff0c;难度适中&#xf…...

编程日记 2025/6/28 22:01:14

2156. 查找给定哈希值的子串

给定整数 p 和 m &#xff0c;一个长度为 k 且下标从 0 开始的字符串 s 的哈希值按照如下函数计算&#xff1a; hash(s, p, m) (val(s[0]) * p0 val(s[1]) * p1 ... val(s[k-1]) * pk-1) mod m. 其中 val(s[i]) 表示 s[i] 在字母表中的下标&#xff0c;从 val(a) 1 到 v…...

编程日记 2025/7/13 10:53:31

Index-AniSora技术升级开源：动漫视频生成强化学习

B站升级动画视频生成模型Index-AniSora技术并开源&#xff0c;支持番剧、国创、漫改动画、VTuber、动画PV、鬼畜动画等多种二次元风格视频镜头一键生成&#xff01; 整个工作技术原理基于B站提出的 AniSora: Exploring the Frontiers of Animation Video Generation in the So…...

编程日记 2025/7/13 16:25:11

游戏引擎学习第297天:将实体分离到Z层中

回顾并为今天的内容做准备 昨天我们做了雾效混合&#xff08;fog blend&#xff09;和透明度混合&#xff08;alpha blending&#xff09;的尝试&#xff0c;现在正在进行渲染部分的深度&#xff08;Z&#xff09;清理工作。今天的重点是把“切片”&#xff08;slices&#xf…...

编程日记 2025/7/16 4:55:17

全局对比度调整

目录 一、全局对比度调整原理 二、饱和度保持 一、全局对比度调整原理 Figure1.2 展示了一幅全局对比度较低的图像及其亮度直方图。该直方图分布范围较窄，像素的强度仅集中在中间调区域，不存在明亮或深色的像素，因此图像中的细节难以区分，可用动态范围未得到有效利用。在动…...

编程日记 2025/7/13 16:58:39

Canvas SVG BpmnJS编辑器中Canvas与SVG职能详解

Canvas详解与常见API 一、Canvas基础 核心特性 • 像素级绘图&#xff1a;Canvas是基于位图的绘图技术&#xff0c;通过JavaScript操作像素实现图形渲染&#xff0c;适合动态、高性能场景&#xff08;如游戏、数据可视化&#xff09;。 • 即时模式&#xff1a;每次绘制需手动…...

编程日记 2025/7/16 2:08:22

【图像大模型】Stable Diffusion 3 Medium：多模态扩散模型的技术突破与实践指南

Stable Diffusion 3 Medium&#xff1a;多模态扩散模型的技术突破与实践指南 一、架构设计与技术演进1.1 核心架构革新1.2 关键技术突破1.2.1 整流流&#xff08;Rectified Flow&#xff09;1.2.2 动态掩码训练 二、系统架构解析2.1 完整推理流程2.2 性能对比 三、实战部署指南…...

编程日记 2025/7/12 19:12:52

PID项目---硬件设计

该项目是立创训练营项目&#xff0c;这些是我个人学习的记录&#xff0c;记得比较潦草 1.硬件-电路原理电赛-TI-基于MSPM0的简易PID项目_哔哩哔哩_bilibili 这个地方接地是静电的考量 这个保护二极管是为了在电源接反的时候保护电脑等设备 大电容的作用&#xff1a;当电机工作…...

编程日记 2025/7/15 7:01:20

渗透测试流程

2.1 信息收集 2.1.1 资产监控与架构分析 目标：明确目标范围（IP、域名、子公司资产），识别网络架构（云服务/CDN/反向代理）。 工具与技巧： 使用FOFA、Shodan搜索关联资产（如title="目标公司"）。 通过nslookup或dig解析域名，确认真实IP是否隐藏于CDN…...

编程日记 2025/7/13 5:43:18

PCIe EP/RC 核心功能解释

1. Bar访问&#xff08;BAR Access&#xff09; BAR&#xff08;Base Address Register&#xff09; 是 PCIe 设备上的 地址窗口&#xff0c;用于主机与设备之间的 寄存器访问。功能&#xff1a; 主机通过 BAR 访问 EP 卡的 控制寄存器 或 数据缓冲区。每个 BAR 对应一段物理内…...

编程日记 2025/7/12 22:03:17

srs-7.0 支持obs推webrtc流

demo演示 官方教程： https://ossrs.net/lts/zh-cn/blog/Experience-Ultra-Low-Latency-Live-Streaming-with-OBS-WHIP 实现原理就是通过WHIP协议来传输 SDP信息 1、运行 ./objs/srs -c conf/rtc.conf 2、obs推流 3、web端播放webrtc流 打开web:ht...

编程日记 2025/7/12 12:17:52