进程通讯：管道

管道，通常指无名管道，是 UNIX 系统IPC最古老的形式。

1、特点：

它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。

1). 当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开。如下图：

要关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可。

2). 单个进程中的管道几乎没有任何用处。所以，通常调用 pipe 的进程接着调用 fork，这样就创建了父进程与子进程之间的 IPC 通道。如下图所示：

1. 测试代码：

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>int main(int argc, char *argv[])
{int pipefd[2];int ret, nwrite, nread;pid_t pid;char writebuf[1024];char readbuf[1024];ret = pipe(pipefd);if (ret == -1){perror("pipe");return -1;}pid = fork();if (pid == -1){perror("fork");return -1;}else if (pid == 0){close(pipefd[1]);while (1){nread = read(pipefd[0], readbuf, sizeof(readbuf));if (nread == -1){perror("read");exit(-1);}printf("read from pipe %s\n", readbuf);if (!strncmp(readbuf, "quit", 4))break;}}if (pid > 0){close(pipefd[0]);while (1){fgets(writebuf, sizeof(writebuf), stdin);nwrite = write(pipefd[1], writebuf, sizeof(writebuf));if (nwrite == -1){perror("write");exit(-1);}if (!strncmp(writebuf, "quit", 4))break;}}
}

输出结果：

有名管道

1. 为何提出有名管道的说法，目的是为了克服无名管道的不足之处：

无名管道只能是用于具有亲缘关系的进程之间，这就限制了无名管道的使用范围。
有名管道可以使互不相关的两个进程互相通信，有名管道可以通过路径名来指出。并在文件系统课件为了这种有名管道，Linux中专门设立了一个专门的特殊文件系统-管道文件，以FIFO的形式存在于文件系统中，这样，即使与FIFO的创建者不存在亲缘关系的进程，只要访问该路径，就能彼此通过FIFO相互通信，因此，通过FIFO不相关的进程也能交换数据，但在磁盘只是一个节点，而文件的数据只存在内存缓冲页面上，与普通管道一样。

2. 有名管道的创建

有名管道可以从命令行上创建，命令行方法是使用下面这个命令：

$ mkfifo myfifo

有名管道也可以从程序里创建，相关API有：

int mkfifo(cosnt char *path, mode_t mode);

参数：

第一个参数是一个普通的路径名，也就是创建后FIFO名字。
第二个参数与打开普通文件的open函数中的mode参数相同(文件的读写权限)，如果mkfifo的一个参数是一个已经存在路径名时，会返回EEXIST错误，所以一般典型的调用代码会检查是否返回该错误，如果确实返回该错误，那么要调用打开FIFO的函数open就可以了。

3. FIFO的open函数打开规则：
O_RDONLY、O_WRONLY和O_NONBLOCK标志共有四种合法的组成方式：

flags = O_RDONLY：open将会调用阻塞，除非有另外一个进程以写的方式打开用一个FIFO，否则一直等待。
flags = O_WRONLY：open将会调用阻塞，除非有另外一个进程以读的方式打开同一个FIFO，否则一直等待。
flags = O_RDONLY | O_NONBLOCK：如果此时没有其他进程以写的方式打开FIFO，此时open也会成功返回，此时FIOF被读打开，而不会返回错误。
flag是= O_WRONLY | O_NONBLOCK：立即返回，如果此时没有其他进程以读的方式打开，open会失败打开，此时FIOF没有被打开，返回-1。

程序1：

// writefifo.c
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>int main(int argc, const char *argv[])
{int fd, nwrite;char buf[1024] = "\0";if (access(argv[1], F_OK) != 0){int ret = mkfifo(argv[1], 0666);if (ret == -1){perror("mkfifo");exit(-1);}}fd = open(argv[1], O_WRONLY);if (fd == -1){perror("open");return -1;}while (1){fgets(buf, sizeof(buf), stdin);buf[strlen(buf) - 1] = '\0';nwrite = write(fd, buf, strlen(buf));if (nwrite == -1){perror("write error");return -1;}if (!strncmp(buf, "quit", 4))break;}return 0;
}

程序2：

//readfifo.c
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{int ret, fd, nread;char buf[1024] = "\0";if (access(argv[1], F_OK) != 0){ret = mkfifo(argv[1], 0666);if (ret == -1){perror("mkfifo");exit(-1);}}fd = open(argv[1], O_RDONLY);if (fd == -1){perror("open");exit(-1);}while (1){nread = read(fd, buf, sizeof(buf));if (nread == -1){perror("read errro");exit(-1);}printf("read from fifo is %s\n", buf);if (!strncmp(buf, "quit", 4))break;memset(buf, '\0', sizeof(buf));}return 0;
}

输出结果：