1進程間通信

每個進程各自有不同的用戶地址空間，任何一個進程的全局變量在另一個進程中都看不

到，所以進程之間要交換數據必須通過內核，在內核中開辟一塊緩沖區，進程1把數據從用

戶空間拷到內核緩沖區，進程2再從內核緩沖區把數據讀走，內核提供的這種機制稱為進程

間通信（IPC，InterProcess Communication）。

2pipe管道

管道是一種最基本的IPC機制，由pipe函數創建：

#include <unistd.h>

int pipe(int filedes[2]);

調用pipe函數時在內核中開辟一塊緩沖區（稱為管道）用于通信，它有一個讀端一個

寫端，然后通過filedes參數傳出給用戶程序兩個文件描述符，filedes[0]指向管道的讀

端，filedes[1]指向管道的寫端（很好記，就像0是標準輸入1是標準輸出一樣）。所以管道

在用戶程序看起來就像一個打開的文件，通過read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);

向這個文件讀寫數據其實是在讀寫內核緩沖區。pipe函數調用成功返回0，調用失敗返

回-1。

???開辟了管道之后如何實現兩個進程間的通信呢？比如可以按下面的步驟通信。

1.父進程調用pipe開辟管道，得到兩個文件描述符指向管道的兩端。

2.父進程調用fork創建子進程，那么子進程也有兩個文件描述符指向同一管道。

3.父進程關閉管道讀端，子進程關閉管道寫端。父進程可以往管道里寫，子進程可以從

管道里讀，管道是用環形隊列實現的，數據從寫端流入從讀端流出，這樣就實現了進程間通

信。

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關于管道的圖

案例1：

#include <sys/types.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <fcntl.h>

#include <errno.h>

#include <wait.h>

?

int main(void)

{

???int fd[2];

???char str[1024] = "hello toto";

???char buf[1024];

???pid_t pid;

???//fd[0]讀端

???//fd[1]寫端

???if (pipe(fd) < 0) {

???????perror("pipe");

???????exit(1);

???}

???pid = fork();

???//父寫子讀

???if (pid > 0) {

???????//父進程里，關閉父讀

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

???????sleep(5);

??????????????????//這里說明fd[1]是寫端，strlen表示的是寫的長度

???????write(fd[1], str, strlen(str));

??????????????????//寫完之后要把文件描述符關閉，不然會出現內存泄漏

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

???????wait(NULL);

???}

???else if (pid == 0) {

???????int len, flags;

???????//子進程里，關閉子寫

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

?

???????flags = fcntl(fd[0], F_GETFL);

??????????????????//表示fd[0]具有非阻塞屬性

???????flags |= O_NONBLOCK;

???????fcntl(fd[0], F_SETFL, flags);

tryagain:

???????len = read(fd[0], buf, sizeof(buf));

???????if (len == -1) {

???????????if (errno == EAGAIN) {

??????????????????????????????//這里的是10是"tryagain\n"的長度

???????????????write(STDOUT_FILENO, "tryagain\n", 10);

???????????????sleep(1);

???????????????goto tryagain;

???????????}

???????????else {

???????????????perror("read");

???????????????exit(1);

???????????}

???????}

??????????????????//這里表示向屏幕中打印除結果

???????write(STDOUT_FILENO, buf, len);

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

???}

???else {

???????perror("fork");

???????exit(1);

???}

???return 0;

}

案例2

運行結果：

總結：通過pipe函數實現兩個文件描述符之間的關聯

?

使用管道有一些限制：

兩個進程通過一個管道只能實現單向通信，比如上面的例子，父進程寫子進程讀，如果

有時候也需要子進程寫父進程讀，就必須另開一個管道。請讀者思考，如果只開一個管道，

但是父進程不關閉讀端，子進程也不關閉寫端，雙方都有讀端和寫端，為什么不能實現雙向

通信？

管道的讀寫端通過打開的文件描述符來傳遞，因此要通信的兩個進程必須從它們的公共

祖先那里繼承管道文件描述符。上面的例子是父進程把文件描述符傳給子進程之后父子進程

之間通信，也可以父進程fork兩次，把文件描述符傳給兩個子進程，然后兩個子進程之間通

信，總之需要通過fork傳遞文件描述符使兩個進程都能訪問同一管道，它們才能通信。

使用管道需要注意以下4種特殊情況（假設都是阻塞I/O操作，沒有設置O_NONBLOCK標

志）：

1.如果所有指向管道寫端的文件描述符都關閉了（管道寫端的引用計數等于0），而仍

然有進程從管道的讀端讀數據，那么管道中剩余的數據都被讀取后，再次read會返回0，就

像讀到文件末尾一樣。

2.如果有指向管道寫端的文件描述符沒關閉（管道寫端的引用計數大于0），而持有管

道寫端的進程也沒有向管道中寫數據，這時有進程從管道讀端讀數據，那么管道中剩余的數

據都被讀取后，再次read會阻塞，直到管道中有數據可讀了才讀取數據并返回。

3.如果所有指向管道讀端的文件描述符都關閉了（管道讀端的引用計數等于0），這時

有進程向管道的寫端write，那么該進程會收到信號SIGPIPE，通常會導致進程異常終止。

在第33章信號會講到怎樣使SIGPIPE信號不終止進程。

4.如果有指向管道讀端的文件描述符沒關閉（管道讀端的引用計數大于0），而持有管

道讀端的進程也沒有從管道中讀數據，這時有進程向管道寫端寫數據，那么在管道被寫滿時

再次write會阻塞，直到管道中有空位置了才寫入數據并返回。

管道的這四種特殊情況具有普遍意義。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的1pipe管道的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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