管道

Love丿 2015-04-20

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管道是一種兩個進程間進行單向通信的機制。因為管道傳遞數(shù)據(jù)的單向性，管道又稱為半雙工管道。管道的這一特點決定了器使用的局限性。管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一，具有以下特點：

*** 數(shù)據(jù)只能由一個進程流向另一個進程（其中一個讀管道，一個寫管道）；如果要進行雙工通信，需要建立兩個管道。
*** 管道只能用于父子進程或者兄弟進程間通信。，也就是說管道只能用于具有親緣關系的進程間通信。

   除了以上局限性，管道還有其他一些不足，如管道沒有名字（匿名管道），管道的緩沖區(qū)大小是受限制的。管道所傳輸?shù)氖菬o格式的字節(jié)流。這就需要管道輸入方和輸出方事先約定好數(shù)據(jù)格式。雖然有那么多不足，但對于一些簡單的進程間通信，管道還是完全可以勝任的。
   使用管道進行通信時，兩端的進程向管道讀寫數(shù)據(jù)是通過創(chuàng)建管道時，系統(tǒng)設置的文件描述符進行的。從本質上說，管道也是一種文件，但它又和一般的文件有所不同，可以克服使用文件進行通信的兩個問題，這個文件只存在內存中。
    通過管道通信的兩個進程，一個進程向管道寫數(shù)據(jù)，另外一個從中讀數(shù)據(jù)。寫入的數(shù)據(jù)每次都添加到管道緩沖區(qū)的末尾，讀數(shù)據(jù)的時候都是從緩沖區(qū)的頭部讀出數(shù)據(jù)的。

      #include <unistd.h>

       int pipe(int pipefd[2]);

（匿名）管道兩端分別用描述符pipefd[0]及pipefd[1]來描述。需要注意的是，管道兩端的任務是固定的，一端只能用于讀，有描述符pipefd[0]表示，稱其為管道讀端；另一端只能用于寫，由描述符pipe[1]來表示，稱其為管道寫端。
該函數(shù)創(chuàng)建的管道的兩端處于一個進程中間，在實際應用中沒有太大意義，因此，一個進程在由pipe()創(chuàng)建管道后，一般再fork一個子進程，然后通過管道實現(xiàn)父子進程間的通信。在此不再作多介紹，下面看看有名管道吧。
    管道的一個不足之處就是沒有名字，因此，只能用于具有親緣關系的進程間通信，在有名管道（name pipe或FIFO)提出后，該限制得到了解決。FIFO不同與管道之處在與她提供一個路徑名與之關聯(lián)，以FIFO的文件形式存儲在文件系統(tǒng)中。有名管道是一個設備文件，因此，即使進程與創(chuàng)建FIFO的進程不存在親緣關系，只要可以訪問該路徑，就能夠通過FIFO相互通信了。值得注意的是FIFO（First In First Out）總是按照先進先出的原則工作，第一個被寫入的數(shù)據(jù)首先從管道中讀出。
     在Linux中我們經常使用管道重定向數(shù)據(jù)。比如：

下面介紹一下創(chuàng)建有名管道的系統(tǒng)調用，有兩個，mknod和mkfifo

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

int mknod(const char *pathname, mode_t mode, dev_t dev);

int mkfifo( const char *pathname, mode_t mode );

函數(shù)mknod參數(shù)中pathname為創(chuàng)建有名管道的全路徑名，mode為創(chuàng)建有名管道的模式，指明其存取權限；dev為設備值，該值取決于文件創(chuàng)建的種類，它只在創(chuàng)建設備文件是才會用到。這兩個函數(shù)調用成功都返回0，否則返回-1.
讀寫有名管道：

#include <unistd.h>

ssize_t read (int fd , void * buf , size_t nbytes)

ssize_t write (int fd , void * buf , size_t nbytes)

接下來給大家演示一下通過有名管道通信的聊天程序。。。

點擊(此處)折疊或打開

// 李四.c 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

#define FIFO_READ    "writefifo" //另外一個程序只要把本程序
#define FIFO_WRITE    "readfifo" //拷貝一份然后調換這兩個宏即可

#define BUF_SIZE    1024
int left = 0;
void *read_buf()
{
    int rfd = -1;
    char buf[BUF_SIZE] = { '\0' };
    int i;

    printf("等待對方……\n");
    while ((rfd = open(FIFO_READ, O_RDONLY)) == -1) {
        sleep(1);
    }
    while (left != 1) {
        //printf("i=%d ",i++);
        int len = read(rfd, buf, BUF_SIZE);
        if (len > 0) {
            buf[len] = '\0';
            
            if(strcmp(buf,"不理你了") == 0){
                printf("\n對方已經走開!\n");
                left = 1;
                break;
            //    exit(0);
            }
            for(i = 0; i < strlen("我："); i++)
                printf("\b");

            printf("對方：%s\n", buf);
            printf("我：");
            fflush(stdout);
        }
    }
    
    close(rfd);
    return NULL;
}

void *write_to()
{
    int wfd;
    char buf[BUF_SIZE];
    int len;

    umask(0);
    if (mkfifo(FIFO_WRITE, S_IFIFO | 0666)) {
        printf("Can't create FIFO %s because %s", FIFO_WRITE,
         strerror(errno));
        exit(1);
    }
    umask(0);
    wfd = open(FIFO_WRITE, O_WRONLY);
    if (wfd == -1) {
        printf("open FIFO %s error: %s", FIFO_WRITE, strerror(errno));
        exit(1);
    }
    while (left != 1) {
        printf("我: ");
        fgets(buf, BUF_SIZE, stdin);
        buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
        if (strcmp(buf, "不理你了") == 0 || left == 1) {
            write(wfd, buf, strlen(buf));//通知對方
            close(wfd);
            unlink(FIFO_WRITE);
            exit(0);
        }
        write(wfd, buf, strlen(buf));
        fflush(stdin);
    }
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t thIDr, thIDw;
    
    pthread_create(&thIDr, NULL,(void *)read_buf, NULL);
    pthread_create(&thIDw, NULL,(void *)write_to, NULL);
    pthread_join(thIDr, NULL);
    pthread_join(thIDw, NULL);

    return 0;
}