【Linux】进程间通信——命名管道

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命名管道

匿名管道只能用来进行进程间通信，让具有血缘关系的进程进行通信
让毫不相关的进程之间进行通信，就需要采用命名管道通信

因为该文件有文件名称的，而且必须要有，所以叫做命名管道

1. 见一见管道文件

mkfifo函数

输入

man mkfifo

指令

制作一个 FIFOS ，表示命名管道

mkfifo fifo

制作一个管道 ，并命名为 fifo
文件类型以p开头，被称为管道文件

输入

man 3 mkfifo

指令

pathname代表路径，若不带路径只有文件名，默认在当前路径下
mode代表创建权限的模式 ，即创建文件的权限(666、664)
成功返回0，失败返回-1

管道文件的使用

将hello world 重定向到fifo管道中
但是好像并不会写入
fifo只代表一种符号，向符号写入消息并不会刷新到磁盘上，而是只会把hello world写到管道中
但是管道文件是内存文件，所以大小不会改变

通过赋值SSH渠道，创建终端2
在保证终端1的输出重定向 运行的情况下
cat默认从显示器中读取
在终端2中 使用输入重定向 将 fifo重定向到显示器中

最终在终端2中显示 hello world
而实际上 输出重定向和输入重定向 的启动都是进程，并且毫不相关

2. 命名管道原理

要打开对应的文件，就会在操作系统内创建struct file对象，struct file对象有自己的缓冲区
由于0 1 2 分别被占用，所以3指向struct file对象

若有一个毫不相关的进程，也打开磁盘中的文件，操作系统内部就不会再创建struct file对象，
会直接把struct file对象的地址填入新建立进程对应的下标里
在struct file对象中存在一个引用计数默认为1 ，当新创建一个进程时，引用计数就会变成2
此时两个进程指向同一份文件

目的是让两个进程之间进行通信，所以就不应该把数据刷到磁盘上，
应该把磁盘文件改为内存级的，不会进行刷盘，把它命名为管道文件

如何保证两个毫不相关的进程，看到的是同一个文件，并打开？

文件的唯一性，使用路径表示的
让不同的进程通过文件路径+文件名看到同一个文件，并打开，就是看到了同一个资源

3. 用命名管道实现server&client通信

在vscode中，分别创建server.cc文件和client.cc文件以及makefile

如何使用makefile连续生成可执行程序

若这样创建makefile，只会执行server可执行程序
server是从上到下扫描遇到的第一个真正的目标文件
makefile从上到下扫描时，会默认执行第一组依赖关系和依赖方法

为了不让client和server成为目标文件

这样就可以一次生成两个可执行程序了

comm.hpp文件

建立一个公共头文件 comm.hpp，在内部创建公共的路径以及mode
(以hpp结尾.cpp的实现代码混入.h头文件当中，定义与实现都包含在同一文件)

#pragmaonce#include<iostream>#include<string>#defineNUM1024usingnamespace std;const string fifoname="./fifo";//管道名字为当前路径创建的fifo
mode_t mode=0666;//默认权限为0666

这样 server文件和client文件就会调用同一份文件路径了

server.cc 服务端

1. 创建一个管道文件

创建server.cc文件，使用mkfifo函数创建管道文件

此时运行可执行程序，即可生成fifo管道文件

权限变为664 ，可是在comm.hpp中设置的权限为666
mode最终是要与umask进行操作的

手动将掩码置为0后，即可解决权限被修改的问题

手动删除fifo后，再次运行

此时权限还是666，没有被修改

2. 让读写端进程分别按照自己的需求打开文件

将文件描述符内容打印到buffer中
分为三种情况
若返回>0，则读取成功，而系统并不知道buffer是一个字符串，而我们自己知道，所以要在结尾加上\0
若返回==0，说明读到文件结尾，当写端关闭时，读端才会读到文件结尾
若返回<0,说明读取失败，则返回错误码

3. 整体代码

//服务端#include<iostream>usingnamespace std;#include<sys/stat.h>#include<sys/types.h>#include<cerrno>#include<cstring>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include"comm.hpp"//公共路径intmain(){umask(0);//将当前进程的umask掩码设为0//创建管道文件，只需要创建一次int n=mkfifo(fifoname.c_str(),mode);if(n!=0)//创建失败{//失败就返回错误码
   cout<<errno<<":"<<strerror(errno)<<endl;return1;}
   cout<<"create fifo success"<<endl;//2.让服务端直接开启管道文件int rfd=open(fifoname.c_str(),O_RDONLY);//第二个参数代表读//以读方式打开文件if(rfd<0)//创建失败{//失败就返回错误码
     cout<<errno<<":"<<strerror(errno)<<endl;return2;}
   cout<<"open fifo success,begin"<<endl;// 3.正常通信char buffer[NUM];while(true){
      buffer[0]=0;//rfd作为文件描述符(0/1/2)
      ssize_t n=read(rfd,buffer,sizeof(buffer)-1);//将rfd的内容读到buffer中if(n>0)//读取成功{
       buffer[n]='\0';
       cout<<"client#"<<buffer<<endl;}elseif(n==0)//读到文件结尾为0{//写端关闭
          cout<<"cilent quit,me too"<<endl;break;}else//读取失败{
         cout<<errno<<":"<<strerror(errno)<<endl;break;}}//关闭不要的fdclose(rfd);unlink(fifoname.c_str());//删除文件fiforeturn0;}

client.cc 客户端

由于在服务端创建了管道文件，所以在客户端不用创建管道文件

直接打开文件即可，以写方式打开文件

为了避免输入的单词有空格存在
输入

man fgets

指令

从指定的流中获取字符串，并规定字符串的大小

因为有两个可执行程序存在，所以需要两个终端

当终端2没有运行server时，没有管道文件存在，而终端1运行server后，终端1中出现管道文件

当终端1运行client时，输入对应的信息，终端2中会自动显示出来
client端可以将信息发送给server端

完整代码

//客户端#include<iostream>usingnamespace std;#include<sys/stat.h>#include<sys/types.h>#include<cerrno>#include<cstring>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<cstdio>#include<cassert>#include"comm.hpp"//公共路径usingnamespace std;intmain(){//不需要创建管道文件，打开文件即可int wfd=open(fifoname.c_str(),O_WRONLY);//以写的方式打开文件if(wfd<0)//说明打开失败{
     cout<<errno<<":"<<strerror(errno)<<endl;return0;}//进行常规通信char buffer[NUM];while(true){
        cout<<"请输入你的消息# ";char*msg=fgets(buffer,sizeof(buffer)-1,stdin);//将标准输入流的数据写入buffer中assert(msg);//检查是否为空(void)msg;//保证rlease模式发布依旧被使用//fgets会读取回车 即\n
        buffer[strlen(buffer)-1]=0;//12345\n  把\n位置覆盖为\0

        ssize_t n=write(wfd,buffer,strlen(buffer));assert(n>=0);}close(wfd);//关闭文件描述符return0;}