IPC之管道

现在linux使用的IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）方式有以下几种：
-（1）管道（pipe）和匿名管道（FIFO）
-（2）信号（signal）
-（3）消息队列
-（4）共享内存
-（5）信号量
-（6）套接字（socket）

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什么是管道

管道是Unix中最古老的进程间通信的形式。我们把一个进程连接到另一个进程的一个数据流成为一个“管道”。

管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信的时候，需要建立其两个管道。

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）进行通信。

pipe函数

   #include 
   int pipe(int pipefd[2]);

功能：创建无名管道
参数：文件描述符组。fd[0]表示读端，fd[1]表示写端。
返回值：成功返回0，失败返回错误代码
也就是说，在fork()之前pipe()，就可以使得父子进程之间建立起一个管道，画个图：
IPC之管道
父子进程都会打开5个文件描述符，除了默认的0、1、2。还有fd[0]、fd[1]。测试一下，就会知道这两个文件描述符为3、4。
写串代码用一用：

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
int fd[2];
int retByte;
pid_t pid;
char buf[20] = "";

pipe(fd);   /*创建无名管道*/
//printf("%d,%d\n",fd[0],fd[1]);

pid = fork();
if(pid == -1)
{
    perror("create fork");
    return -1;
}
if(pid == 0)
{
    //子进程，写端，使用fd[1]
    //close(fd[0]);
    //close(fd[1]);
    while(1)
    {
        scanf("%s",buf);
        if( write(fd[1],buf,strlen(buf)) == -1)
        {
            perror("write");
            return -1;
        }
        memset(buf,0,20);
        if(read(fd[0],buf,5) > 0 )
        {
            printf("child-read msg: %s\n",buf);
        }
    }
}
else
{
    //父进程，读端，使用fd[0]
    while(1)
    {
        memset(buf,0,20);
        retByte = read(fd[0],buf,5);//每次只读5个
        if( retByte == -1)  
        {
            perror("read");
            return -1;
        }
        if(retByte > 0)
        {
            printf("parent-read msg: %s\n",buf);
        }
    }
}
return 0;
}

运行结果：
IPC之管道
那么，如果没有读端呢？也就是父子进程的fd[0]都关闭了，会有什么现象呢？

void handler(int no)
{
    printf("SIGPIPE.\n");
}

int main()
{
        int fd[2];
        int retByte;
        int rlt;
        pid_t pid;
        char buf[20] = "";

        rlt = pipe(fd); /*创建无名管道*/
        //printf("%d,%d\n",fd[0],fd[1]);

        signal(SIGPIPE,handler);

        if(rlt != 0)
        {
            perror("pipe");
            return -1;
        }

        pid = fork();
        if(pid == -1)
        {
            perror("create fork");
            return -1;
        }
        if(pid == 0)
        {
            //子进程，写端，使用fd[1]
            close(fd[0]);
            //close(fd[1]);
            while(1)
            {
                scanf("%s",buf);
                if( write(fd[1],buf,strlen(buf)) == -1)
                {
                    perror("write");
                    return -1;
                }
                memset(buf,0,20);
            }
        }
        else
        {
            //父进程，读端，使用fd[0]
            close(fd[0]);
            while(1)
            {
            }
        }
        return 0;
}

运行结果：
IPC之管道
会出现管道破裂！！（如果没有重写管道破裂的处理函数，系统默认的处理方式就是杀死进程，父子进程都over了）

管道读写规则

所以，总结一下读写规则：
读规则：
1）缓冲区没数据：阻塞
2）缓冲区的数据少于请求字节数：缓冲区有多少就读多少
3）缓冲区的数据多于请求字节数：只读取请求字节数，剩下的还在缓冲区
4）写端关闭：读端等待。
写规则：
1）缓冲区满了：写不进去
2）没有读端：管道破裂，父子进程都结束了。调试到write，发生SIGPIPE。
注意：读端和写端的对应关系可以是一对一、一对多、多对一、多对多的。

练习

上面讲到，缓冲区如果满了，就写不进去了。那么缓冲区有多大呢？换言之，如何检测linux中管道的容量？
代码如下：

int main()
{
int fd[2];
pipe(fd);
char buf[4096]; //4k
int i,loop,ret;

for(i = 0 ; i < sizeof(buf) ; i++)
{
    buf[i] = 'a';
}

loop = 100 ; //如果循环结束，还没阻塞，增加循环次数
for(i = 0; i < loop ; i++)
{
    ret = write(fd[1],buf,sizeof(buf));
    if(ret == -1)
    {
        perror("write error!\n");
        return 1;
    }
    else
    {
        printf("write successfully!    ");
        printf("size: %d K\n", (i+1)*4);
    }
}

close(fd[0]);
close(fd[1]);

return 0;
}

运行结果：
IPC之管道
在写完64k的时候出现阻塞，说明管道已经满了。

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