在本系列序中作者概述了 linux 进程间通信的几种主要手段。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。 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，本文在详细讨论了管道和有名管道的通信机制的基础上，用实例对其读写规则进行了程序验证，这样做有利于增强读者对读写规则的感性认识，同时也提供了应用范例。

1、 管道概述及相关API应用

1.1 管道相关的关键概念

管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一，具有以下特点：

• 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。
• 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。

1.2管道的创建：

#include <unistd.h>



int pipe(int fd[2])

该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，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）。

1.3管道的读写规则：

管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述，需要注意的是，管道的两端是固定了任务的。即一端只能用于读，由描述字fd[0]表示，称其为管道读端；另一端则只能用于写，由描述字fd[1]来表示，称其为管道写端。如果试图从管道写端读取数据，或者向管道读端写入数据都将导致错误发生。一般文件的I/O函数都可以用于管道，如close、read、write等等。

从管道中读取数据：

• 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（此时，管道中数据量小于请求的数据量）；或者返回请求的字节数（此时，管道中数据量不小于请求的数据量）。注：（PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定义，不同的内核版本可能会有所不同。Posix.1要求PIPE_BUF至少为512字节，red hat 7.2中为4096）。

关于管道的读规则验证：

/**************



 * readtest.c *



 **************/



#include <unistd.h>



#include <sys/types.h>



#include <errno.h>



main()



{



	int pipe_fd[2];



	pid_t pid;



	char r_buf[100];



	char w_buf[4];



	char* p_wbuf;



	int r_num;



	int cmd;



	



	memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));



	memset(w_buf,0,sizeof(r_buf));



	p_wbuf=w_buf;



	if(pipe(pipe_fd)<0)



	{



		printf("pipe create error\n");



		return -1;



	}



	



	if((pid=fork())==0)



	{



		printf("\n");



		close(pipe_fd[1]);



		sleep(3);//确保父进程关闭写端



	    r_num=read(pipe_fd[0],r_buf,100);



printf(	"read num is %d   the data read from the pipe is %d\n",r_num,atoi(r_buf));



		



		close(pipe_fd[0]);



		exit();



	}



	else if(pid>0)



	{



	close(pipe_fd[0]);//read



	strcpy(w_buf,"111");



	if(write(pipe_fd[1],w_buf,4)!=-1)



		printf("parent write over\n");



	close(pipe_fd[1]);//write



		printf("parent close fd[1] over\n");



	sleep(10);



	}	



}



 /**************************************************



 * 程序输出结果：



 * parent write over



 * parent close fd[1] over



 * read num is 4   the data read from the pipe is 111



 * 附加结论：



 * 管道写端关闭后，写入的数据将一直存在，直到读出为止.



 ****************************************************/ 

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