linux c之管道的介绍、创建关闭和简单读写

2019-11-11 02:00:43

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供稿：网友

1、管道介绍、

进程间通信的几种主要手段中。其中管道和有名管道是最早的进程间通信机制之一，管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具

有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。

2、管道特点、

管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道；只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）；单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。

3、数据的读出和写入：

一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。然而管道应用的一个重大限制是它没有名字，因此，只能用于具有亲缘关系的进程间通信，在有名管道（namedpipe或FIFO）提出后，该限制得到了克服。FIFO不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。这样，即使与FIFO的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信（能够访问该路径的进程以及FIFO的创建进程之间），因此，通过FIFO不相关的进程也能交换数据。值得注意的是，FIFO严格遵循先进先出（firstin first out），对管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。

4、管道的创建

#include int pipe(int fd[2]) fd为filedescriptors的缩写，其为一个二元数组，用于存放pipe函数所创建管道的两个文件描述符，fd[0]存放管道读取端的文件描述符，fd[1]用于存放管道写入端的文件描述符。函数创建的管道的两端处于一个进程中间，在实际应用中没有太大意义，因此，一个进程在由 pipe()创建管道后，一般再fork一个子进程，需要是调用exec函数族使子进程执行所需程序。然后通过管道实现父子进程间的通信（因此也不难推出，只要两个进程中存在亲缘关系，这里的亲缘关系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式来进行通信）。

5、有名管道的创建

#include #include int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode) 该函数的第一个参数是一个普通的路径名，也就是创建后FIFO的名字。第二个参数与打开普通文件的open()函数中的mode 参数相同。如果mkfifo的第一个参数是一个已经存在的路径名时，会返回EEXIST错误，所以一般典型的调用代码首先会检查是否返回该错误，如果确实返回该错误，那么只要调用打开FIFO的函数就可以了。一般文件的I/O函数都可以用于FIFO，如close、read、write等等。认清管道和有名管道的读写规则是在程序中应用它们的关键，下面就对管道和有名管道的读写规则做的一点总结：

1、管道的读写规则：

如果管道的写端不存在，则认为已经读到了数据的末尾，读函数返回的读出字节数为0；当管道的写端存在时，如果请求的字节数目大于PIPE_BUF，则返回管道中现有的数据字节数，如果请求的字节数目不大于PIPE_BUF，则返回管道中现有数据字节数。向管道中写入数据时，linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向

管道写入数据。如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操作将一直阻塞。

2、有名管道比管道多了一个打开操作：open。

FIFO的打开规则：如果当前打开操作是为读而打开FIFO时，若已经有相应进程为写而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，成功返回（当前打开操作没有设置阻塞标志）。如果当前打开操作是为写而打开FIFO时，如果已经有相应进程为读而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，返回ENXIO错误（当前打开操作没有设置阻塞标志）。从FIFO中读取数据：如果有进程写打开FIFO，且当前FIFO内没有数据，则对于设置了阻塞标志的读操作来说，将一直阻塞。读打开的阻塞标志只对本进程第一个读操作施加作用，如果本进程内有多个读操作序列，则在第一个读操作被唤醒并完成读操作后，其它将要执行的读操作将不再阻塞，即使在执行读操作时，FIFO中没有数据也一样（此时，读操作返回0）。如果没有进程写打开FIFO，则设置了阻塞标志的读操作会阻塞。由于使用有名管道时，需要在两个将进行通信的进程中分别打有名名管道，因此，当一个进程度打开(或写打开)一个有名管道而没有其他进程写打开(或读打开)此有名管道时，该进程就会进入阻塞状态，直到另一个进程写打开（或读打开）此有名管道。删除一个有名管道可

以用unlink()。