【C语言】进程间通信之管道pipe

一、进程间通信

管道pipe()

• 管道pipe也称为匿名管道，只有在有血缘关系的进程间进行通信。管道的本质就是一块内核缓冲区。

• 进程间通过管道的一端写，通过管道的另一端读。管道的读端和写端默认都是阻塞的。

• 管道中的内容读取了就没了，不能重复读取

• 如果想要数据双向流动，那么需要两个管道

• 管道的内部实现是一个环形队列，通过命令 ulimit -a 进行查看大小

pipe size    (512 bytes, -p) 8

• 使用命令查看管道大小

printf("pipe size==[%ld]\n", fpathconf(fd[0], _PC_PIPE_BUF));
//输出
pipe size==[4096]

若pipe()函数调用成功，fd[0]存放管道的读端，fd[1]存放管道的写端

int pipe(int pipefd[2]);
返回值
    成功返回0，然后使用pipefd[2]来操作管道的读写
    失败返回-1

示例:

使用管道来进行进程间通信

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

int main()
{
    // pid_t fork(void);
    int fd[2];
    int ret = pipe(fd);
    if (ret < 0)
    {
        perror("pipe error");
        return -1;
    }

    ret = fork();
    if (ret > 0)
    {
        //father
        //close read
        printf("here is father,child is [%d]\n",ret);
        close(fd[0]);
        write(fd[1],"hello",strlen("hello"));
        pid_t waitp = wait(NULL);
        if (waitp>0)
        {
            printf("child [%d] is over\n",waitp);
        }
        
    }
    else if (ret == 0)
    {
        //child
        //close write
        close(fd[1]);
        char buf[64];
        memset(buf,0x00,sizeof(buf));
        read(fd[0],buf,sizeof(buf));
        printf("father say:[%s]\n",buf);
    }
    else
    {
        perror("fork error");
        exit(-1);
    }

    return 0;
}
//输出
here is father,child is [24961]
father say:[hello]
child [24961] is over

管道的读写行为

管道读写默认是阻塞的。

读操作
    如果有数据，read正常读，返回读出的字节数
    如果没有数据
    	- 如果写端全部关闭，read返回0
    	- 如果还有写端，read阻塞
写操作
    如果读端全部关闭，管道破裂，进程终止，内核发送SIGPIPE信号给当前进程
    如果读端没有没有全部关闭
    	- 如果缓冲区写满了，write阻塞
    	- 如果缓冲区没有满，继续执行write写操作

如果将管道读端或者写端设置为非阻塞的，需要进行如下操作

//下面是将读端修改为非阻塞
//1.获取读端的文件属性
int flags = fcntl(fd[0], F_GETFL, 0); 
//2.添加非阻塞属性
flags |= O_NONBLOCK;
//3.设置读端属性
fcntl(fd[0], F_SETFL, flags);

若是读端设置为非阻塞：
	写端没有关闭，管道中没有数据可读，则read返回-1；
	写端没有关闭，管道中有数据可读，则read返回实际读到的字节数
	写端已经关闭，管道中有数据可读，则read返回实际读到的字节数
	写端已经关闭，管道中没有数据可读，则read返回0    

使用单个进程对上述进行验证

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

int main()
{
    // pid_t fork(void);
    int fd[2];
    int ret = pipe(fd);
    if (ret < 0)
    {
        perror("pipe error");
        return -1;
    }

    // 设置管道读端为非阻塞
    int flags = fcntl(fd[0], F_GETFL, 0);
    flags |= O_NONBLOCK;
    fcntl(fd[0], F_SETFL, flags);

    // 关闭写端
    write(fd[1],"hello",strlen("hello"));
    close(fd[1]);

    char buf[64];
    memset(buf, 0x00, sizeof(buf));
    ssize_t len = read(fd[0], buf, sizeof(buf));
    if (len == 0)
    {
        printf("len is [%ld]\n", len);
    }
    else if (len < 0)
    {
        printf("len is [%ld]\n", len);
    }
    else
    {
        printf("len is [%ld]\n", len);
        printf("str is [%s]\n",buf);
    }

    return 0;
}
//输出
len is [5]
str is [hello]

最后

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