管道通信——只能在一台电脑上面运行。
管道：一定是半双工的通信，只能流向一个方向(规定流向)；
管道是一个进程间通信的概念，在要通信的进程间构建一个单向的数据流动的通道。数据通过该通道从一个进程流向另一个进程时是具有时间先后顺序的。就像是在进程间架起了一个"管道"。
模型分析：
管道的实现：在Linux(Posix标准)的操作系统下，管道是通过文件来实现的。在后来的操作系统的发展中，依然使用了文件的访问方式来使用管道，但是具体的管道已经从外存挪到了内存。
只能用于亲缘关系的父子进程。
pipe()方法：
int pipe(int pipefd[2]);pipe方法会创建一对文件描述符，他们指向同一个管道文件，这2个文件描述符会放在参数pipefd数组中。pipefd[0]持有对管道文件的读，pipefd[1]持有对管道文件的写。
管道文件在pipe操作的时候会被打开2次，分别以只读方式和只写方式打开。从管道的基本逻辑出发，其实就是管道的出口和入口。只要将这2个文件描述符分别交给不同的进程，就能够实现2个进程之间的单向通信。
管道通信的简单代码：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>
int main(void){
pid_t pid;
int fd[2];
char buf[80];
int res = pipe(fd); //fd[0] fd[1]
if(res < 0){
perror("");
return -1;
}
pid = fork();
if(pid == 0){
close(fd[0]);
sleep(2);
sprintf(buf, "I am child, who are you");
write(fd[1], buf, strlen(buf));
close(fd[1]);
}else if(pid > 0){
close(fd[1]);
read(fd[0], buf, sizeof(buf));
printf("Received a msg buf = %s\n", buf);
close(fd[0]);
}else{
perror("");
}
return 0;
}运行结果：
中间暂停了2秒，才出现这个结果。
管道通信的特征：
- 如果管道为空，从管道读取数据的一方会阻塞。直到管道中有新的数据为止。
- 管道的数据通信具有FIFO特性，这样可以避免数据的混乱。
- 管道数据的读取与发送并没有次数限制，而是管道是否为空时最重要的指标。
- 这种管道的使用具有一个最大的局限性：只适用于父子进程之间。从程序的设计中可以看到，管道的创建是父进程完成的，而且是在创建子进程之前，从而才使得子进程拥有了管道文件描述符，才能够使得父子进程约定持有管道的入口或出口。
- 一个管道只能实现单向的数据流动。
分析：因为管道具有单向的数据流动的特性，是半双工的，要实现双方的通信，那就必须是全双工。此时就需要2个管道完成这个功能。
模型分析
代码实现父子进程之间的一问一答的通信：
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/wait.h>
#include<fcntl.h>
int main(void){
int fd1[2]; //管道1的文件描述符
int fd2[2]; //管道2的文件描述符
int res = pipe(fd1);
if(res == -1){
perror("");
}
res = pipe(fd2);
if(res == -1){
perror("");
}
pid_t pid;
pid = fork();
if(pid == 0){
char child_speak[80] = {'h'};;
char buf[80];
close(fd1[0]);
close(fd2[1]);
while(strncmp(child_speak, "quit", 4) != 0){
printf("child :>");
scanf("%s", child_speak);
sprintf(buf, "%s", child_speak);
write(fd1[1], buf, strlen(buf));
read(fd2[0], buf, sizeof(buf));
}
close(fd1[1]);
close(fd2[0]);
}else if(pid > 0){
char parent_speak[80] = {'w'};
char buf[80];
close(fd1[1]);
close(fd2[0]);
while(strncmp(parent_speak, "quit", 4) != 0){
read(fd1[0], buf, sizeof(buf));
printf("parent :>");
scanf("%s", parent_speak);
sprintf(buf, "%s", parent_speak);
write(fd2[1], buf, strlen(buf));
}
close(fd1[0]);
close(fd2[1]);
int status;
wait(&status);
}else{
perror("");
}
return 0;
}运行结果：
popen()能够执行命令行内容，fork一个子进程，让子进程execv命令行，将命令行的标准输出内容写入管道文件，然后将管道文件的FIFE指针作为返回值返回。
popen依然是父子进程间的通信。
实现代码如下：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main(void){
FILE *fp = popen("ls -l", "r");
if(fp == NULL){
perror("popen Error");
return -1;
}
char buf[80];
int ret;
while(!feof(fp)){
ret = fread(buf, sizeof(buf), 1, fp);
if(ret == 0){
perror("");
break;
}
printf("%s", buf);
}
return 0;
}运行结果：
普通的管道只能在父子进程之间通信，如果需要使用管道达成非父子进程间的通信，则需要特殊手段。有名管道就是这个技术，其含义就是：给一个管道命名，只要知道该管道名称的进程就可以使用该管道进行通信。
需要使用的API： mkfifo
初级使用的有名管道，代码如下，写的一方：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
int main(void){
int ret;
char buf[80];
ret = mkfifo("./tmp", 0755); //创建一个管道文件
if(ret != 0){
perror("");
return -1;
}
int fd = open("./tmp", O_CREAT | O_WRONLY); //只写方式打开管道文件。返回管道文件的文件描述符。
if(fd < 0){
perror("");
return -1;
}
while(1){
memset(buf, 0, sizeof(buf));
sprintf(buf, "This is writter");
write(fd, buf, strlen(buf));
sleep(1);
}
return 0;
}代码如下，读的一方：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>
int main(void){
int fd;
char buf[80];
fd = open("./tmp", O_APPEND, O_RDONLY); //以只读方式打开文件
if(fd < 0){
perror("");
return -1;
}
while(1){
memset(buf, 0, sizeof(buf));
read(fd, buf, sizeof(buf));
printf("Resd a msg : %s\n", buf);
}
return 0;
}运行结果：
对有名管道文件的总结：
- 两个非父子进程通过有名管道来通信；
- 管道文件只需要一个进程去创建，其它进程只要有，直接用就行了；
- mkfifo会在文件系统中创建一个管道文件，然后使其映射内存的一个特殊区域，凡是能够打开mkfifo创建的管道文件进程，都可以使用该文件实现FIFO的数据流动。
- 数据在有名管道中如果被读取，则不会继续存在于有名管道中。
- 管道文件不是磁盘上真真正正的文件，它是一块内存区域；