进程通信——管道

什么是进程通信？

进程通信是实现进程间传递数据信息的机制。要实现数据信息传递就要进程间共享资源——内存空间。那么是哪块内存空间呢？进程间是相互独立的，一个进程不可能访问其他进程的内存空间，那么这块空间只能由操作系统提供。进程通信的方式有多种，管道就是一种。

管道是一种最简单的通信机制，管道分为匿名管道和命名管道。匿名管道通常用于父子进程之间。命名管道可实现任意两个进程通信。

匿名管道

原理

父进程打开管道文件流（读写两个流），分配描述符到文件描述符表。两个新的文件描述符分别指向管道的读端和写端。父进程创建子进程时，子进程的文件描述符表和父进程指向相同。父子进程指向的文件流都是共享的。

父子进程通信时，如果子进程写，父进程读，子进程关闭pipe_r，父进程关闭pipe_w；如果子进程读，父进程写，子进程关闭pipe_w，父进程关闭pipe_r。

使用样例

pipefd是一个输出型参数，pipefd[0] 表示的是读端的文件描述符，pipefd[1]表示的是写端文件描述符

创建管道->创建子进程->子进程关闭读端，写；父进程关闭写端，读->父进程等待子进程

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <cstdlib>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>using namespace std;
void Write(int fd)
{char buffer[1024] = {0};pid_t id = getpid();int n = 0;string s = "I am child";while(1){snprintf(buffer,sizeof(buffer),"%s-%d-%d",s.c_str(),id,n);n++;write(fd,buffer,sizeof(buffer));sleep(1);if(n == 5) break;}
}void Read(int fd)
{char buffer[1024] = {0};while(1){ssize_t s = read(fd,buffer,sizeof(buffer));if(s > 0){cout << buffer << endl;}else if(s == 0){cout << "read ending" << endl;break;}else{cout << "read fail" << endl;}}
}int main()
{int pipefd[2] = {0};pipe(pipefd);pid_t id = fork();if(id < 0) return -1;if(id == 0){//childclose(pipefd[0]);//关闭读端Write(pipefd[1]);//close(pipefd[1]);exit(0);}//fatherclose(pipefd[1]);//关闭写端Read(pipefd[0]);pid_t ret = waitpid(id,nullptr,0);if(ret==id) cout << "wait success" << endl;else cout << "wait fail" << endl;//close(pipefd[0]);return 0;
}

命名管道

命名管道原理和匿名管道一样，区别就是命名管道会创建一个管道文件，两个进程分别对文件读写就可以了

使用样例

创建管道文件

销毁管道文件

//communicate.hpp 创建销毁管道进行封装
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>class Init
{
public:Init(){int n = mkfifo("./myfifo", 0777);if (n == -1){perror("fifo:");exit(-1);}}~Init(){int n = unlink("./myfifo");if(n == -1){perror("unlink:");exit(-1);}}
};//sever.cpp 服务器负责维护管道，读客户端数据
#include "communicate.hpp"
using namespace std;
int main()
{// 创建管道Init init;// 打开管道int fd = open("./myfifo", O_RDONLY);if (fd == -1){cout << strerror(errno) << endl;return -1;}// 开始通信while (1){char buffer[1024] = {0};ssize_t ret = read(fd, buffer, sizeof(buffer));if (ret > 0){cout << "sever get inf:" << buffer << endl;}else if (ret == 0){cout << "client quit, sever quit too" << endl;break;}elsebreak;}// 结束通信close(fd);
}//client.cpp 客户端负责向服务器写数据
#include "communicate.hpp"using namespace std;int main()
{//打开管道int fd = open("./myfifo", O_WRONLY);if(fd < 0){cout << strerror(errno) << endl;return -1;}//进行通信while(1){string ord;cout << "Input:";getline(cin, ord);write(fd, ord.c_str(), ord.size());}close(fd);return 0;
}