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四十六、进程间通信——管道的分类与读写

时间:2019-01-17 21:21:52      阅读:192      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:出错   并且   bsp   重定向   读取   proc   缓冲区   bin   内核空间   

46.1 管道介绍

46.1.1 管道通信

  • 管道是针对于本地计算机的两个进程之间的通信而设计的通信方法,建立管道后,实际获得两个文件描述符:一个用于读取而另一个用于写入
  • 最常见的 IPC 机制,通过 pipe 系统调用
  • 管道是单工的,数据只能向一个方向流动,需要双向通信时,需要建立起两个管道
  • 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
  • 管道实际上就是建立在内核区域的一块缓存

46.1.2 管道分类

  • 匿名管道:
    • 在关系进程中进行(父进程和子进程、兄弟进程之间)
    • 由 pipe 系统调用,管道由父进程建立
    • 管道位于内核空间,其实是一块缓存
  • 命名管道(FIFO)
    • 两个没有任何关系的进程之间通信可通过命名管道进行数据传输,本质是内核中的一块缓存,另在文件系统中以一个特殊的设备文件(管道文件)存在
    • 通过系统调用 mkfifo 创建

46.1.3 管道创建

1 #include <unistd.h>
2 int pipe(int fd[2]);
  • 函数参数:两个文件描述符数组
    • fd[0]:为 pipe 的读端
    • fd[1]:为 pipe 的写端
    • fd[0] 用于读取管道,fd[1] 用于写入管道
  • 返回值:成功返回 0;出错返回 -1

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  案例

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46.1.4 管道读写

  • 管道主要用于不同进程间通信。实际上,通常先创建一个管道,再通过 fork 函数创建一个子进程

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46.2 例子

46.2.1 管道应用

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <string.h>
 4 #include <unistd.h>
 5 #include <sys/types.h>
 6 #include <sys/wait.h>
 7 
 8 /**
 9  *  父进程通过管道传输两个数据给子进程
10  *  由子进程负责从管道中读取并输出
11  */
12 int main(void)
13 {
14     int fd[2];
15 
16     /** 创建管道 */
17     if(pipe(fd) < 0){
18         perror("pipe error");
19         exit(1);
20     }
21 
22     pid_t pid;
23     if((pid = fork()) < 0){
24         perror("fork error");
25         exit(1);
26     }
27     else if(pid > 0) { ///< 父进程
28         close(fd[0]);    ///< 父进程用来写入数据
29         int start = 1, end = 100;
30         if((write(fd[1], &start, sizeof(int))) != sizeof(int)) {
31             perror("write error");
32             exit(1);
33         }
34 
35         if((write(fd[1], &end, sizeof(int))) != sizeof(int)) {
36             perror("write error");
37             exit(1);
38         }
39 
40         close(fd[1]);
41         wait(0);
42     }
43     else {  ///< 子进程
44         close(fd[1]);   ///< 子进程用来读取数据
45         int start, end;
46         if(read(fd[0], &start, sizeof(int)) < 0){
47             perror("read error");
48             exit(1);
49         }
50 
51         if(read(fd[0], &end, sizeof(int)) < 0){
52             perror("read error");
53             exit(1);
54         }
55 
56         close(fd[0]);
57         printf("child process read start: %d, end %d\n", start, end);
58     }
59 
60     return 0;
61 }

  编译运行:

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 46.2.2 在管道系统中使用 excu 函数

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 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <sys/wait.h>
 5 #include <sys/types.h>
 6 
 7 char *cmd1[3] = {"/bin/cat", "/etc/passwd", NULL};
 8 char *cmd2[3] = {"/bin/grep", "root", NULL};
 9 
10 int main(void)
11 {
12     int fd[2];
13     if(pipe(fd) < 0){
14         perror("pipe error");
15         exit(1);
16     }
17 
18     int i = 0;
19     pid_t pid;
20     for(; i < 2; i++){
21         pid = fork();
22         if(pid < 0){
23             perror("fork error");
24             exit(1);
25         }
26         else if(pid == 0){
27             if(i == 0){ /** 第一个子进程负责往管道写入数据 */
28                 /** 关闭读端 */
29                 close(fd[0]);
30 
31                 /** 将标准输出重定向到管道的写端
32                  * 下面命令的执行的结果会写入到管道中,而不是输出到屏幕 */
33                 if(dup2(fd[1], STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO)
34                 {
35                     perror("dup2 error");
36                 }
37 
38                 close(fd[1]);
39 
40                 /** 调用 exec 函数执行 cat 命令 */
41                 if(execvp(cmd1[0], cmd1) < 0){
42                     perror("execvp error");
43                     exit(1);
44                 }
45                 break;
46             }
47 
48             if(i == 1){/** 第二个子进程负责从管道读取数据 */
49                 /** 关闭写端 */
50                 close(fd[1]);
51 
52                 /** 将标准输入重定向到管道的读端 */
53                 if(dup2(fd[0], STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO){
54                     perror("dup2 error");
55                 }
56 
57                 close(fd[0]);
58 
59                 /** 调用 exec 函数执行 grep 命令 */
60                 if(execvp(cmd2[0], cmd2) < 0){
61                     perror("execvp error");
62                     exit(1);
63                 }
64 
65                 break;
66             }
67         }
68         else {
69             if(i == 1){
70                 /** 父进程要等到子进程全部创建完毕才去回收 */
71                 close(fd[0]);
72                 close(fd[1]);
73                 wait(0);
74                 wait(0);
75             }
76 
77         }
78     }
79     return 0;
80 }

  执行结果如下:

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四十六、进程间通信——管道的分类与读写

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