管道,又名「无名管理」,或「匿名管道」,管道是一种非常基本,也是使用非常频繁的IPC方式。
1. 管道本质
- 管道的本质也是一种文件,不过是伪文件,实际上是一块内核缓冲区,大小4K;
- 管道创建以后会产生两个文件描述符,一个是读端,另一个是写端;
- 管道里的数据只能从写端被写入,从读端被读出;
1. 管道原理
管道是内核的一块缓冲区,更具体一些,是一个环形队列。数据从队列的一端写入数据,另一端读出,如下图示:
3. 管道的优点
简单
4. 管道的缺点
- 只能单向通信,如果需要双向通信则需要建立两个管道;
- 只能应用于具有血缘关系的进程,如父子进程;
- 缓冲区大小受限,通常为1页,即4k;
二、管道的创建
管道创建三步曲:
- 父进程调用pipe函数创建管道;
- 父进程调用fork函数创建子进程;
- 父进程关闭fd[0],子进程关闭fd[1];
具体如下图所示:
三、管道的读写行为
- 管道的缓冲区大小固定为4k,所以如果管道内数据已经写满,则无法再写入数据,进程的write调用将阻塞,直到有足够的空间再写入数据;
- 管道的读动作比写动作要快,数据一旦被读走了,管道将释放相应的空间,以便后续数据的写入。当所有的数据都读完之后,进程的read()调用将阻塞,直到有数据再次写入。
四、例程
父子间通信:
- #include <stdio.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <unistd.h>
- #include <string.h>
-
- int main()
- {
- int fd[2];
- pid_t pid;
- char buf[1024];
- char *data = "hello world!";
-
-
- if (pipe(fd) == -1) {
- printf("ERROR: pipe create failed!\n");
- return -1;
- }
-
- pid = fork();
- if (pid == 0) {
-
- close(fd[1]); // 子进程读取数据,关闭写端
- read(fd[0], buf, sizeof(buf)); // 从管道读数据
- printf("child process read: %s\n", buf);
- close(fd[0]);
- } else if (pid > 0) {
-
- close(fd[0]); //父进程写数据,关闭读端
- write(fd[1], data, strlen(data)); // 向管道写数据
- printf("parent process write: %s\n", data);
- close(fd[1]);
- }
-
- return 0;
- }
兄弟间通信:
- #include <stdio.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <unistd.h>
- #include <string.h>
- #include <sys/wait.h>
-
- int main ()
- {
- int fd[2];
- int i = 0;
- pid_t pid;
- char buf[1024];
- char *data = "hello world!";
-
-
- if (pipe(fd) == -1) {
- printf("ERROR: pipe create failed!\n");
- return -1;
- }
-
- for (i = 0; i < 2; i++) {
- pid = fork();
- if (pid == -1) {
- printf("ERROR: fork error!\n");
- return -1;
- } else if (pid == 0) {
- break;
- }
- }
-
-
- if (i == 0) {
-
- close(fd[0]); // 兄进程向弟进程写数据,关闭读端
- write(fd[1], data, strlen(data));
- printf("elder brother send: %s\n", data);
- close(fd[1]);
- } else if (i == 1) {
-
- close(fd[1]);
- read(fd[0], buf, sizeof(buf));
- printf("younger brother receive: %s\n", buf);
- close(fd[0]);
- } else {
-
- close(fd[0]);
- close(fd[1]);
- for (i = 0; i < 2; i++) {
- wait(NULL);
- }
- }
-
- return 0;
- }
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