▋****1. 管道的概念
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。
1.1 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；
1.2 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：
1.3 管道的优点
简单
1.4 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；
▋****2. 管道的创建
管道创建三步曲：
a. 父进程调用pipe函数创建管道；
b. 父进程调用fork函数创建子进程；
c. 父进程关闭fd[0]，子进程关闭fd[1]；
具体如下图所示：
▋****3. 管道的读写行为
a. 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；
b. 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。
▋****4. 例程
父子间通信：
1#include <stdio.h>
2#include <sys/types.h>
3#include <unistd.h>
4#include <string.h>
5
6int main()
7{
8 int fd[2];
9 pid_t pid;
10 char buf[1024];
11 char *data = "hello world!";
12
13 /* 创建管道 */
14 if (pipe(fd) == -1) {
15 printf("ERROR: pipe create failed!\n");
16 return -1;
17 }
18
19 pid = fork();
20 if (pid == 0) {
21 /* 子进程 */
22 close(fd[1]); // 子进程读取数据，关闭写端
23 read(fd[0], buf, sizeof(buf)); // 从管道读数据
24 printf("child process read: %s\n", buf);
25 close(fd[0]);
26 } else if (pid > 0) {
27 /* 父进程 */
28 close(fd[0]); //父进程写数据，关闭读端
29 write(fd[1], data, strlen(data)); // 向管道写数据
30 printf("parent process write: %s\n", data);
31 close(fd[1]);
32 }
33
34 return 0;
35}
兄弟间通信：
1#include <stdio.h>
2#include <sys/types.h>
3#include <unistd.h>
4#include <string.h>
5#include <sys/wait.h>
6
7int main ()
8{
9 int fd[2];
10 int i = 0;
11 pid_t pid;
12 char buf[1024];
13 char *data = "hello world!";
14
15 /* 创建管道 */
16 if (pipe(fd) == -1) {
17 printf("ERROR: pipe create failed!\n");
18 return -1;
19 }
20
21 for (i = 0; i < 2; i++) {
22 pid = fork();
23 if (pid == -1) {
24 printf("ERROR: fork error!\n");
25 return -1;
26 } else if (pid == 0) {
27 break;
28 }
29 }
30
31 /* 通过i来判断创建的子进程及父进程 */
32 if (i == 0) {
33 /* 第一个子进程，兄进程 */
34 close(fd[0]); // 兄进程向弟进程写数据，关闭读端
35 write(fd[1], data, strlen(data));
36 printf("elder brother send: %s\n", data);
37 close(fd[1]);
38 } else if (i == 1) {
39 /* 第二个子进程，弟进程 */
40 close(fd[1]);
41 read(fd[0], buf, sizeof(buf));
42 printf("younger brother receive: %s\n", buf);
43 close(fd[0]);
44 } else {
45 /* 父进程 */
46 close(fd[0]);
47 close(fd[1]);
48 for (i = 0; i < 2; i++) {
49 wait(NULL);
50 }
51 }
52
53 return 0;
54}
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