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命名管道的创建和通信实现

news 来源：原创 2025/8/23 6:22:15

命名管道的创建

使用函数创建命名管道的通信

预备创建

makefile设计

server.hpp设计

clent.hpp设计

comm.hpp设计

server.cc设计

clent.cc设计

测试运行

今天我们来学习命名管道

由于匿名管道（pipe()）无法在两个毫不相干的进程之间进行通信，只能用于 具有亲缘关系的进程（如父子进程、兄弟进程）。如果要让完全独立的进程通信，需要使用 命名管道（FIFO） 或 其他 IPC 机制（如共享内存、消息队列、套接字等）。因为他们彼此不知道管道的名字，不知道名字就无法只读文件名字背后的地址和inode，就进而不知道管道内部存储的信息。关掉有名字不就好了。没错命名管道可以完成不同进程(两个毫不相干进程)间的通信。

命名管道的创建

通信原理和匿名的完全一致，我们可以使用指令或者C语言函数进行创建。

mkfifo 是用于创建 命名管道（FIFO, First In First Out） 的命令或系统调用。这个不是系统函数，是C语言的内置函数，mkfifo xxx(xxx为命名管道的名字)，就是直接创建了一个以xxx为名字的命名管道。

使用mkfifo创建了一个命名管道test，然后管道文件的标准就是后面有一个|，我们往里写入是不需要加|的，为了进行进程间的通信，我们需要再打开一个shell，然后有个shell进行写入，另一个看一下这个进程看能不能看到。

可以看到两个毫不相干的进程完成了进程间的通信，不知道你们有没有注意到当一方进行写入时，如果另一方不立刻进行读取，写的一方会卡住，因为命名管道（FIFO） 是 同步的：写端（echo）必须等待读端（cat 或其他进程）来读取数据，否则写操作会阻塞。就是不允许一直写而不读，终归来说就是写端这个进行一直保持挂起状态而不退出，这个是放在前提进行的特点，我们出现这种情况，要么就是另一端进行读取，要么就是将写入放到后端进行。

如上图可知，当程序处于后端后：

使用函数创建命名管道的通信

预备创建

使用命名管道进行通信，需要使用C语言函数mkfifo

mkfifo的第一个参数是创建管道的路径(包括文件名)，第二个参数是管道的使用权限，返回值为0表示创建成功，-1表示失败，然后需要形成两个可执行程序，代表两个毫不相干的进程进行通信，然后编写makefile，同时编译两个进程。

所以很简单，我们定义clent，server两个进程，然后分别创建各自的.cc和.hpp，然后comm.hpp是两个进程的共有部分，都能相互看到的内容。让两个可执行程序的.hpp都引用头文件comm.hpp。

最后销毁管道我们使用函数unlink销毁管道，这个函数就只需要传递管道的路径，然后返回值如果是0就是销毁成功，-1就是销毁失败。但是这个函数不是真的去把管道删除了，只是删除了管道的名字和inode的映射关系，只是删除了管道的路径，一个文件没有了路径之前说了就没有存在的必要了，这样就会被操作系统给释放了。

接下来的设计我就不会明说了，因为都很简单！！！

makefile设计

为了同时可以编译两个可执行文件，需要重新定义一个伪目标all，然后让其依赖两个可执行，没有依赖方法，这样就可以了在预编译all的时候编译了server和clent。

server.hpp设计

#pragma once
#include"comm.hpp"
class Init
{
public:Init(){umask(0);int n = ::mkfifo(pipefile.c_str(), gmode);if (n < 0){cerr << "mkfifo error!" << endl;return;}cout << "mkfifo success" << endl;sleep(10);}~Init(){int n = unlink(pipefile.c_str());if (n < 0){cerr << "unlink error!" << endl;return;}cout << "unlink success" << endl;}
};Init init;class server
{
public:server():_fd(gdefultfd){}bool openpipe(){_fd = ::open(pipefile.c_str(), O_RDONLY);if (_fd < 0){cerr << "open fail!" << endl;return false;}return true;}//string* :输出型参数//const string& :输入型参数//string & : 输入输出型参数int recpipe(string* out) //server负责读取{char buffer[gsize];ssize_t n = ::read(_fd, buffer, sizeof(buffer)-1);if (n > 0){buffer[n] = 0;*out = buffer;}return n;}void closepipe(){if (_fd >= 0){::close(_fd);}}~server(){//closepipe();}
private:int _fd;
};

由于需要通信的所以需要先有一个进程先来创建这个管道，我们先让进程server来创建这个命名管道，如上封装在Init类里，然后像gmode(管道权限)，pipefile(路径)，gdefultfd(文件描述符的初始值)，gsize(读取容量)，都是放在了comm.hpp里面作为共有资源被看到。

server我们让其负责读数据的工作，所以以读的形式打开，然后repipe中read读到输出型参数out里面，然后out将来以引用传入，再打印出来就可以了。

然后这里为了使读入的是字符串是/0不被读取，不然会乱码而少读取一个字节，然后将最后一位的下一个置为0，使读入缓冲区时可以刷新。

clent.hpp设计

#pragma once
#include"comm.hpp"
class clent
{
public:clent():_fd(gdefultfd){}bool openpipe(){_fd = ::open(pipefile.c_str(), O_WRONLY);if (_fd < 0){cerr << "open fail!" << endl;return false;}return true;}//string* :输出型参数//const string& :输入型参数//string & : 输入输出型参数int sendpipe(string& in) //server负责读取{return ::write(_fd, in.c_str(), in.size());}void closepipe(){if (_fd >= 0){::close(_fd);}}~clent(){//closepipe();}
private:int _fd;
};

clent进程就负责写入管道了，以只写打开管道后使用write直接写入就可以了。其他和server都一样的。

comm.hpp设计

这部分就是进程间可以看到的公共的部分了，我们可能会质疑到这个gsize有范围，那我一次写入如果超过，那一次读取不就读取不完了吗，那剩余的怎么办？剩下没有读取的就会留到下一次读取的时候再读，这样相当于将单次读取拆开了。

server.cc设计

#include"server.hpp"
int main()
{server ser;ser.openpipe();string message;while (true){if (ser.recpipe(&message) > 0){cout << "clent say# " << message << endl;}else{break;}}cout << "clent quit, me too " << endl;ser.closepipe();return 0;
}

就是执行打开，读取，然后关闭。

clent.cc设计

#include"clent.hpp"
int main()
{clent cle;cle.openpipe();string message;while(true){cout << "please enter: ";getline(cin, message);cle.sendpipe(message);}cle.closepipe();return 0;
}

就是依次执行打开，写入，关闭。

测试运行

如果已经存在管道fifo需要先删除，我们需要先让读端打开，然后再写入，这样比较合理，防止写入的信息读不到。

可以看到，写端正常写入的同时，读端正常读取，写端退出时读端由于没有可读的了，就也跟着退出并将管道销毁了。

命名管道的创建

使用函数创建命名管道的通信

预备创建

makefile设计

server.hpp设计

clent.hpp设计

comm.hpp设计

server.cc设计

clent.cc设计

测试运行

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