【Linux】进程间通信（管道：匿名管道、命名管道、实战练习）

从管道写端写入的数据会被存到内核缓冲，直到从管道的读端被读取。而管道是有大小的，这就意味着，管道可以被存满。①如果管道已满，写端进程会阻塞在write上，读端read返回成功时才可以继续write写入。②如果管道没满(存在数据)，write写入，read读出正常进行。③管道中不存在数据，也就是read先于write执行，那么read时会阻塞。

练习：使用管道实现ls / | wc -l

int main(){
    int pipefd[2];
    int ret = pipe(pipefd);
    if(ret<0)perror("create pipe err");

    pid_t fpid=fork();
    if(fpid<0)perror("fork err");
    else if(fpid==0){//子进程
        close(pipefd[0]);
        dup2(pipefd[1],STDOUT_FILENO);//将管道的写端 重定向到输出端
        execlp("ls","ls","/",NULL);
    }
    else if(fpid>0){//父进程
        close(pipefd[1]);
        dup2(pipefd[0],STDIN_FILENO);//将管道的读端 重定向到输入端
        execlp("wc","wc","-l",NULL);
    }
}

命名管道

匿名管道只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信。通常，一个管道由一个进程创建，然后该进程调用fork，此后父子进程之间就可应用该管道。

如果要实现两个毫不相干的进程之间的通信，可以使用民命管道来做到。命名管道就是一种特殊类型的文件，两个进程通过命名管道的文件名打开同一管道文件，此时这两个进程也就看到了同一份资源，进而就可以进行通信了。

命名管道和匿名管道一样，都是内存文件，只不过命名管道在磁盘有一个简单的映像，也是因此使得两个不同的进程都可以找到这个管道，但是这个映像的大小永远为0，因为命名管道和匿名管道一样，不会将通信数据刷新到磁盘中。

创建命名管道文件：使用mkfifo命令。

然后创建两个.c文件，执行其中一个达到写入的目的，执行另一个达到读出的目的。

//write:写入端
int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd=open("./fifo",O_WRONLY);
	if(fd<0)perror("open err");

	char *str="hello world";
	write(fd,str,strlen(str));
	return 0;
}

//read:读取端
int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd = open("./fifo", O_RDONLY);
	if (fd < 0)perror("open err");

	char buf[1024];int cnt=0;
	memset(buf,'\0',sizeof(buf));
	while(cnt=read(fd,buf,sizeof(buf))){
		if(buf<0)perror("read err");
		else printf("%s",buf);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

执行时的注意点：

1.读进程打开FIFO，没有打开写进程时：

如果文件属性有O_NONBLOCK，返回成功，否则阻塞直到有写进程打开FIFO

2.写进程打开FIFO，没有打开读进程时：

如果文件属性有O_NONBLOCK，返回失败，否则阻塞直到有读进程打开FIFO

3.正常情况：

先打开写进程，此时处于第二种情况下的阻塞情景

后打开读进程，此时写进程返回成功，读进程读取全部内容后返回成功

练习：两个程序使用fifo互发消息聊天

阶段1.单向发送和接收固定的一条消息

//send.c:发送端
int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd=open("./fifo",O_WRONLY);
	if(fd<0)perror("open err");

	char *str="hello world";
	write(fd,str,strlen(str));
	return 0;
}
//receive.c:接收端
int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd = open("./fifo", O_RDONLY);
	if (fd < 0)perror("open err");

	char buf[1024];int cnt=0;
	memset(buf,'\0',sizeof(buf));
	while(cnt=read(fd,buf,sizeof(buf))){
		if(buf<0)perror("read err");
		else printf("%s",buf);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

阶段2.单向发送和接收终端输入的一条消息

//send:发送端
int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd_send=open("./fifo",O_WRONLY);
	if(fd_send < 0)perror("open err");

	char send_msg[1024];
	memset(send_msg,'\0',sizeof(send_msg));
	int count = read(STDIN_FILENO,send_msg,sizeof(send_msg));
	write(fd_send,send_msg,count);
	
	return 0;
}
//receive:接收端
int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd_receive = open("./fifo", O_RDONLY);
	if (fd_receive < 0)perror("open err");

	char buf[1024];int cnt=0;
	memset(buf,'\0',sizeof(buf));
	while(cnt=read(fd_receive,buf,sizeof(buf))){
		if(buf<0)perror("read err");
		else printf("%s",buf);
	}
	return 0;
}

阶段3.单向循环发送和接收终端输入的消息

//send:发送端
int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd_send=open("./fifo",O_WRONLY);
	if(fd_send<0)perror("open err");
	
	
	while(1){
		char send_msg[1024];int cnt=0;
		memset(send_msg,'\0',sizeof(send_msg));

		cnt = read(STDIN_FILENO,send_msg,sizeof(send_msg));
		write(fd_send,send_msg,cnt);
	}
	return 0;
}
//receive:接收端
int main(int argc, char* argv[])
{
	int fd_receive = open("./fifo", O_RDONLY);
	if (fd_receive < 0)perror("open err");


	while(1){
		char receive_msg[1024];int cnt=0;
		memset(receive_msg,'\0',sizeof(receive_msg));

		while(cnt=read(fd_receive,receive_msg,sizeof(receive_msg))){
			if(receive_msg < 0)perror("read err");
			else write(STDOUT_FILENO,receive_msg,cnt);
		}
	}
	return 0;
}

阶段4.双向循环发送和接收终端输入的消息

int main(int argc, char* argv[])
{
    //send端: (如果是receive端，打开的管道交换一下即可)
	int fd_send=open("./fifo_1to2",O_WRONLY);if(fd_send<0)perror("open err");
	int fd_receive = open("./fifo_2to1", O_RDONLY);if (fd_receive < 0)perror("open err");

	pid_t fpid=fork();if(fpid<0)perror("fork err");
	else if(fpid==0){//子进程--发送
		close(fd_receive);//只发送不接收
		
		while(1){
			char send_msg[1024];int cnt=0;
			memset(send_msg,'\0',sizeof(send_msg));

			cnt = read(STDIN_FILENO,send_msg,sizeof(send_msg));
			write(fd_send,send_msg,cnt);
		}

		close(fd_send);//完事结束发送端
	}
	else if(fpid>0){//父进程--接收
		close(fd_send);//只接受不发送
		
		while (1){
			char receive_msg[1024];int cnt = 0;
			memset(receive_msg, '\0', sizeof(receive_msg));

			while (cnt = read(fd_receive, receive_msg, sizeof(receive_msg))){
				if (receive_msg < 0)perror("read err");
				else write(STDOUT_FILENO, receive_msg, cnt);
			}
		}

		close(fd_receive);//完事关闭接收端
	}
	return 0;
}