一、進程間通信

（一）系統介紹進程間通信

進程間通信（IPC）介紹

小編插入的這篇文章詳細介紹了進程間通信的一些內容，大家可以一起學習。

（二）進程間通信的方法

1、管道

2、信號量

3、共享內存

4、消息隊列

5、套接字

? ? ? ? 接下來的幾篇文章，小編就會按照順序介紹這幾種方法（加粗的為重點內容），今天首先要學到的是管道。

二、管道

? ? ? ? 關于管道這個詞，其實我們在之前有過一點點了解，不知道大家還是否記得。在Linux（四）基礎命令2中，| 代表管道，當時是和grep（過濾）搭配使用。今天，我們就正式接觸管道這個內容了。

? ? ? ? 首先是管道的分類，分為有名管道（命名管道）和無名管道。它們的區別是有名管道在任意兩個進程間通信，無名管道在父子進程之間通信。

（一）有名管道

1、創建有名管道? ?mkfifo

2、打開管道? ?open()

3、關閉管道? ?close()

4、讀數據? ?read()

5、寫入數據? ?write()

? ? ? ? 在學習完上面的操作后，我們來思考一個問題：如果進程a要從鍵盤獲取數據傳遞給另一個進程b，不使用管道操作應該如何完成？

? ? ? ? 其實在C語言中，我們可以通過文件操作完成，但是通過文件進行進程間通信存在兩個問題：（1）速度慢（2）讀數據時不知道a什么時候會寫入。

? ? ? ? 下面，大家就和小編一起通過有名管道來演示進程間通信。

? ? ? ? 管道創建之后，它會在內存上分配一塊空間（也就是通過管道的數據存在了內存中），而管道本身在磁盤里，所以管道的大小永遠為0。

? ? ? ? 管道有兩端（大家可以想象一下它想一個水管有兩頭），一端為讀端，一端為寫端（就像水管一遍流入一遍流出）。即管道一個是讀打開，一個是寫打開。

? ? ? ? 讓我們將下面的代碼在終端中寫入，進行演示。

//a.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>int main(){int fd = open("fifo",O_WRONLY);//當前路徑可以省略，絕對路徑要寫全assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);write(fd,"hello",5);close(fd);
}
//b.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>int main(){int fd = open("fifo",O_RDONLY);assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);char buf[128] = {0};read(fd,buf,127);printf("read:%s\n",buf);close(fd);exit(0);
}

我們打開兩個終端界面。

? ? ? ? 下面我們將上面的代碼進行修改，使a循環寫入（從鍵盤寫入），b循環讀取。

//a.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>int main(){int fd = open("fifo",O_WRONLY);//當前路徑可以省略，絕對路徑要寫全assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);while(1){   printf("input:\n");char buff[128] = {0};fgets(buff,128,stdin);if(strncmp(buff,"end",3)==0){break;}write(fd,buff,strlen(buff));}   close(fd);
}//b.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>int main(){int fd = open("fifo",O_RDONLY);assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);while(1){char buf[128] = {0};if(read(fd,buf,127)==0)//用于驗證管道寫端關閉，讀read返回值為0(第3個特點){break;}printf("read:%s\n",buf);}   close(fd);exit(0);
}

通過上面這兩個個例子，我們來總結一下管道的特點。

? ? ? ? （1）管道必須讀，寫進程同時open，否則會阻塞；

????????（2）如果管道沒有數據，那么read會阻塞；????

????????（3）管道的寫端關閉，讀read返回值為0；

? ? ? ? （4）管道打開的時候只有只讀和只寫兩種方式，讀寫方式打開是未定義的。? ? ? ? ? ?

（二）無名管道

? ? ? ? 有名管道之所以不限制進程，就是因為它有名字可以被找到；而無名管道不可以，如果不限制進程，它又沒有名字，我們就沒有辦法找到它了。因此，無名管道只能用于父子進程間通信。

? ? ? ? 創建無名管道? ?pipe

還是同樣的思路，學習一個新的命令要使用幫助手冊 man pipe。

//fi.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>int main(){int fd[2];assert(pipe(fd)!=-1);pid_t pid = fork();assert(pid!=-1);//先open 后fork 共享文件描述符if(pid==0){   close(fd[1]);char buff[128] = {0};read(fd[0],buff,127);printf("child read:%s\n",buff);close(fd[0]);} else{close(fd[0]);write(fd[1],"hello",5);close(fd[1]);}exit(0);
}

?通過上面兩個例子，下面小編帶領大家總結一下管道的特點：

? ? ? ? （1）管道必須讀,寫進程同時open,否則會阻塞;

? ? ? ? （2）如果管道沒有數據,那么read會阻塞;

? ? ? ? （3）管道的寫端關閉,讀read返回值為0;

? ? ? ? （4）管道打開的時候只有只讀和只寫兩種方式,讀寫方式打開是未定義的；

? ? ? ? （5）無論有名還是無名,寫入管道的數據都在內存中(管道的大小永遠為0,面試的重點)

? ? ? ? （6）管道是一種半雙工通信方式(通信方式有單工,半雙工,全雙工)

? ? ? ? （7）有名管道和無名管道的區別:有名管道可以在任意進程間使用,無名管道主要在父子進程
間通信

? ? ? ? （8）管道的讀端關閉,寫會產生異常(發送信號SIGPIPE）

小編通過改變a.c的代碼來進行驗證，代碼如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
void sig_fun(int sig){printf("sig = %d\n",sig);
}
int main(){signal(SIGPIPE,sig_fun);int fd = open("fifo",O_WRONLY);//當前路徑可以省略，絕對路徑要寫全assert(fd!=-1);printf("fd = %d\n",fd);while(1){   printf("input:\n");char buff[128] = {0};fgets(buff,128,stdin);if(strncmp(buff,"end",3)==0){break;}write(fd,buff,strlen(buff));}   //write(fd,"hello",5);close(fd);
}

（三）管道的實現

通過上面的圖片，我們可以直到管道其實就是一個循環隊列。

如果管道是空的，讀操作會堵塞；如果管道是滿的，寫操作會堵塞。