管道的概述
管道也叫无名管道&＃xff0c;它是是 UNIX 系统 IPC(进程间通信) 的最古老形式&＃xff0c;所有的 UNIX 系统都支持这种通信机制。
无名管道有如下特点&＃xff1a;
1、半双工&＃xff0c;数据在同一时刻只能在一个方向上流动。
2、数据只能从管道的一端写入&＃xff0c;从另一端读出。
3、写入管道中的数据遵循先入先出的规则。
4、管道所传送的数据是无格式的&＃xff0c;这要求管道的读出方与写入方必须事先约定好数据的格式&＃xff0c;如多少字节算一个消息等。
5、管道不是普通的文件&＃xff0c;不属于某个文件系统&＃xff0c;其只存在于内存中。
6、管道在内存中对应一个缓冲区。不同的系统其大小不一定相同。
7、从管道读数据是一次性操作&＃xff0c;数据一旦被读走&＃xff0c;它就从管道中被抛弃&＃xff0c;释放空间以便写更多的数据。
8、管道没有名字&＃xff0c;只能在具有公共祖先的进程(父进程与子进程&＃xff0c;或者两个兄弟进程&＃xff0c;具有亲缘关系)之间使用。
对于无名管道特点的理解&＃xff0c;我们可以类比现实生活中管子&＃xff0c;管子的一端塞东西&＃xff0c;管子的另一端取东西。
无名管道是一种特殊类型的文件&＃xff0c;在应用层体现为两个打开的文件描述符。
管道的操作
所需头文件&＃xff1a;
#include
int pipe(int filedes[2]);
功能&＃xff1a;
创建无名管道。
参数&＃xff1a;
filedes: 为 int 型数组的首地址&＃xff0c;其存放了管道的文件描述符 filedes[0]、filedes[1]。
当一个管道建立时&＃xff0c;它会创建两个文件描述符 fd[0] 和 fd[1]。其中 fd[0] 固定用于读管道&＃xff0c;而 fd[1] 固定用于写管道。一般文件 I/O 的函数都可以用来操作管道( lseek() 除外)。
返回值&＃xff1a;
成功&＃xff1a;0
失败&＃xff1a;-1
下面我们写这个一个例子&＃xff0c;子进程通过无名管道给父进程传递一个字符串数据&＃xff1a;
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain(intargc,char*argv[])
{
intfd_pipe[2] &＃61; {0};
pid_t pid;
if( pipe(fd_pipe)
perror("pipe");
}
pid &＃61; fork(); // 创建进程
if( pid
perror("fork");
exit(-1);
}
if( pid &＃61;&＃61; 0 ){// 子进程
charbuf[] &＃61;"I am mike";
// 往管道写端写数据
write(fd_pipe[1], buf, strlen(buf));
_exit(0);
}elseif( pid > 0){// 父进程
wait(NULL); // 等待子进程结束&＃xff0c;回收其资源
charstr[50] &＃61; {0};
// 从管道里读数据
read(fd_pipe[0], str, sizeof(str));
printf("str&＃61;[%s]\n", str);// 打印数据
}
return0;
}
运行结果如下&＃xff1a;
管道的特点
每个管道只有一个页面作为缓冲区&＃xff0c;该页面是按照环形缓冲区的方式来使用的。这种访问方式是典型的“生产者——消费者”模型。当“生产者”进程有大量的数据需要写时&＃xff0c;而且每当写满一个页面就需要进行睡眠等待&＃xff0c;等待“消费者”从管道中读走一些数据&＃xff0c;为其腾出一些空间。相应的&＃xff0c;如果管道中没有可读数据&＃xff0c;“消费者” 进程就要睡眠等待&＃xff0c;具体过程如下图所示&＃xff1a;
默认的情况下&＃xff0c;从管道中读写数据&＃xff0c;最主要的特点就是阻塞问题(这一特点应该记住)&＃xff0c;当管道里没有数据&＃xff0c;另一个进程默认用 read() 函数从管道中读数据是阻塞的。
测试代码如下&＃xff1a;
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain(intargc,char*argv[])
{
intfd_pipe[2] &＃61; {0};
pid_t pid;
if( pipe(fd_pipe)
perror("pipe");
}
pid &＃61; fork(); // 创建进程
if( pid
perror("fork");
exit(-1);
}
if( pid &＃61;&＃61; 0 ){// 子进程
_exit(0);
}elseif( pid > 0){// 父进程
wait(NULL); // 等待子进程结束&＃xff0c;回收其资源
charstr[50] &＃61; {0};
printf("before read\n");
// 从管道里读数据&＃xff0c;如果管道没有数据&＃xff0c; read()会阻塞
read(fd_pipe[0], str, sizeof(str));
printf("after read\n");
printf("str&＃61;[%s]\n", str);// 打印数据
}
return0;
}
运行结果如下&＃xff1a;
当然&＃xff0c;我们编程时可通过 fcntl() 函数设置文件的阻塞特性。
设置为阻塞&＃xff1a;fcntl(fd, F_SETFL, 0);
设置为非阻塞&＃xff1a;fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
测试代码如下&＃xff1a;
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain(intargc,char*argv[])
{
intfd_pipe[2] &＃61; {0};
pid_t pid;
if( pipe(fd_pipe)
perror("pipe");
}
pid &＃61; fork(); // 创建进程
if( pid
perror("fork");
exit(-1);
}
if( pid &＃61;&＃61; 0 ){// 子进程
sleep(3);
charbuf[] &＃61;"hello, mike";
write(fd_pipe[1], buf, strlen(buf)); // 写数据
_exit(0);
}elseif( pid > 0){// 父进程
fcntl(fd_pipe[0], F_SETFL, O_NONBLOCK); // 非阻塞
//fcntl(fd_pipe[0], F_SETFL, 0); // 阻塞
while(1){
charstr[50] &＃61; {0};
read( fd_pipe[0], str, sizeof(str) );//读数据
printf("str&＃61;[%s]\n", str);
sleep(1);
}
}
return0;
}
运行结果如下&＃xff1a;
默认的情况下&＃xff0c;从管道中读写数据&＃xff0c;还有如下特点(知道有这么回事就够了&＃xff0c;不用刻意去记这些特点)&＃xff1a;
1)调用 write() 函数向管道里写数据&＃xff0c;当缓冲区已满时 write() 也会阻塞。
测试代码如下&＃xff1a;
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain(intargc,char*argv[])
{
intfd_pipe[2] &＃61; {0};
pid_t pid;
charbuf[1024] &＃61; {0};
memset(buf, &＃39;a&＃39;,sizeof(buf));// 往管道写的内容
inti &＃61; 0;
if( pipe(fd_pipe)
perror("pipe");
}
pid &＃61; fork(); // 创建进程
if( pid
perror("fork");
exit(-1);
}
if( pid &＃61;&＃61; 0 ){// 子进程
while(1){
write(fd_pipe[1], buf, sizeof(buf));
i&＃43;&＃43;;
printf("i &＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61; %d\n", i);
}
_exit(0);
}elseif( pid > 0){// 父进程
wait(NULL); // 等待子进程结束&＃xff0c;回收其资源
}
return0;
}
运行结果如下&＃xff1a;
2)通信过程中&＃xff0c;别的进程先结束后&＃xff0c;当前进程读端口关闭后&＃xff0c;向管道内写数据时&＃xff0c;write() 所在进程会(收到 SIGPIPE 信号)退出&＃xff0c;收到 SIGPIPE 默认动作为中断当前进程。
测试代码如下&＃xff1a;
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain(intargc,char*argv[])
{
intfd_pipe[2] &＃61; {0};
pid_t pid;
if( pipe(fd_pipe)
perror("pipe");
}
pid &＃61; fork(); // 创建进程
if( pid
perror("fork");
exit(-1);
}
if( pid &＃61;&＃61; 0 ){// 子进程
//close(fd_pipe[0]);
_exit(0);
}elseif( pid > 0 ){// 父进程
wait(NULL); // 等待子进程结束&＃xff0c;回收其资源
close(fd_pipe[0]); // 当前进程读端口关闭
charbuf[50] &＃61;"12345";
// 当前进程读端口关闭
// write()会收到 SIGPIPE 信号&＃xff0c;默认动作为中断当前进程
write(fd_pipe[1], buf, strlen(buf));
while(1);// 阻塞
}
return0;
}
运行结果如下&＃xff1a;
京公网安备 11010802041100号