linux多线(进)程编程——（4）进程间的传音术（命名管道）

前言（前情回顾）

进程君（父进程）在开发出匿名管道这门传音术后，解决了和自己孩子（子进程）间的沟通问题，父子关系趋于融洽。和孩子沟通后，进程君发现，自己脱离群众太久了，应该加强和群众的沟通。但是进程君与众位道友间没有血缘关系，无法使用匿名管道进行沟通。于是进程君决定改良匿名管道这种技术，让天下道友都能与自己畅通无阻的沟通，最终产生了一种无暇的传音技术——命名管道（FIFO）。

命名管道

我在上一篇文章中提到过：
“两个没有血缘关系的进程间可以同时打开相同的文件，进程内部分配对应的文件描述符，映射关系记录在PCB中，而两个进程间的fd分配时独立的，也就是fd在多进程中不是唯一的。当然我们也可以在进程1中向文件1写入数据，进程2从文件1中读取数据，构成一个伪管道。”
在这里插入图片描述
其实这里面的伪管道就是命名管道的意思。创建一个命名管道就是在Linux文件系统下创建一个特殊的fifo文件。与匿名管道的区别是，匿名管道也是文件，但它对文件系统不可见。而命名管道是一个可以在文件系统中看见的文件。

命名管道的创建：mkfifo()

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);

这里的filename是一个字符串，描述了命名管道在文件系统中的路径，当字符串中没有‘/’出现是则管道创建在当前目录下。mode一般为0777，对应一个权限掩码，这里不做重点。直接写入即可。
我们先测试一下这个函数，在这里我创建了三个命名管道分别为demo1，demo2，demo3，编译后运行：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>int main() {int res1 = mkfifo("demo1",0777);		// 创建于当前路径下int res2 = mkfifo("./demo2",0777);		// 创建于当前路径下int res3 = mkfifo("../demo3",0777);		// 创建于上一级路径下while(1);return 0;
}

观察运行前后的工程目录
在这里插入图片描述
可以发现运行后我们的工程目录下出现了三个新的文件，这三个文件就是我们的命名管道。这就是命名管道对文件系统是可见的这句话的含义。
相信一些脑洞大开的道友已经有了想法，既然命名管道在文件系统中可见，也就说明所有的进程都可以访问这个文件，那么只要我向这个进程中读写文件，是不是就完成了进程间的通信？
答案是：完全正确
如何实现对文件的读和写？不清楚的道友可以去看我之前写的一篇文章：linux多线(进)程编程——（1）前置知识
我们直接上代码，为了体现出命名管道与匿名管道的区别，这次我们要真正实现在两个程序间通信，所以我们要写两个C语言源文件。

proc1.c：创建命名管道并且向命名管道内写入数据

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>int main() {int res1 = mkfifo("fifo_demo", 0777);int wfd = open("fifo_demo", O_WRONLY);	// 只写char send_buf[20];bzero(send_buf, 20);memcpy(send_buf, "hello, world!", 14);while(1) {write(wfd, send_buf, 20);sleep(1);}return 0;
}

proc2.c：接收管道内的数据

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>int main() {usleep(500*1000);// int res1 = mkfifo("fifo_demo", 0777);int rfd = open("fifo_demo", O_RDONLY);	// 只读char recv_buf[20];while(1) {bzero(recv_buf, 20);read(rfd, recv_buf, 20);printf("%s\n", recv_buf);sleep(1);}return 0;
}

在命令行中运行程序，其中后面加一个&，表示在后台运行，让出终端

lol@qingfenfuqin:~/work/linux_study/pipe/fifo$ gcc -o proc1 proc1.c
lol@qingfenfuqin:~/work/linux_study/pipe/fifo$ gcc -o proc2 proc2.c
lol@qingfenfuqin:~/work/linux_study/pipe/fifo$ ./proc1&
[1] 9729
lockin@qingfenfuqin:~/work/linux_study/pipe/fifo$ ./proc2
hello, world!
hello, world!
hello, world!
hello, world!
...