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    本文關鍵字： linux 管道通信，linux 進程通信方式 ，無名管道

    1．管道創(chuàng)建與關閉說明

    管道是基于文件描述符的通信方式，當一個管道建立時，它會創(chuàng)建兩個文件描述符fd[0]和fd[1]，其中fd[0]固定用于讀管道，而fd[1]固定用于寫管道，如圖1所示，這樣就構成了一個半雙工的通道。

圖1 無名管道的讀寫機制

    管道關閉時只需將這兩個文件描述符關閉即可，可使用普通的close()函數(shù)逐個關閉各個文件描述符。

    2．管道創(chuàng)建函數(shù)

    創(chuàng)建管道可以通過調(diào)用pipe()來實現(xiàn)。表1列出了pipe()函數(shù)的語法要點。

表1 pipe()函數(shù)語法要點

    3．管道讀寫說明

    用pipe()函數(shù)創(chuàng)建的管道兩端處于一個進程中，由于管道是主要用于在不同進程間通信的，因此在實際應用中沒有太大意義。實際上，通常先是創(chuàng)建一個管道，再調(diào)用fork()函數(shù)創(chuàng)建一個子進程，該子進程會繼承父進程所創(chuàng)建的管道，這時，父子進程管道的文件描述符對應關系如圖2所示。

圖2 父子進程管道的文件描述符對應關系

    此時的關系看似非常復雜，實際上卻已經(jīng)給不同進程之間的讀寫創(chuàng)造了很好的條件。父子進程分別擁有自己的讀寫通道，為了實現(xiàn)父子進程之間的讀寫，只需把無關的讀端或?qū)懚说奈募�描述符關閉即可。例如，在圖3中將父進程的寫端fd[1]和子進程的讀端fd[0]關閉。此時，父子進程之間就建立起了一條“子進程寫入父進程讀取”的通道。

圖3 關閉父進程fd[1]和子進程fd[0]

    同樣，也可以關閉父進程的fd[0]和子進程的fd[1]，這樣就可以建立一條“父進程寫入子進程讀取”的通道。另外，父進程還可以創(chuàng)建多個子進程，各個子進程都繼承了相應的fd[0]和fd[1]。這時，只需關閉相應端口就可以建立其各子進程間的通道。

    4．管道讀寫注意點

    管道讀寫需注意以下幾點：

    ● 只有在管道的讀端存在時，向管道寫入數(shù)據(jù)才有意義。否則，向管道寫入數(shù)據(jù)的進程將收到內(nèi)核傳來的SIGPIPE信號（通常為Broken pipe錯誤）。

    ● 向管道寫入數(shù)據(jù)時，Linux將不保證寫入的原子性，管道緩沖區(qū)一有空閑區(qū)域，寫進程就會試圖向管道寫入數(shù)據(jù)。如果讀進程不讀取管道緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，那么寫操作將會一直阻塞。

    ● 父子進程在運行時，它們的先后次序并不能保證。因此，為了保證父子進程已經(jīng)關閉了相應的文件描述符，可在兩個進程中調(diào)用sleep()函數(shù)。當然這種調(diào)用不是很好的解決方法，在后面學到進程之間的同步機制與互斥機制后，請讀者自行修改本小節(jié)的實例程序。

    5．使用實例

    在本例中，首先創(chuàng)建管道，之后父進程使用fork()函數(shù)創(chuàng)建子進程，后通過關閉父進程的讀描述符和子進程的寫描述符，建立起它們之間的管道通信。

    /* pipe.c */
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <errno.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #define MAX_DATA_LEN 256
    #define DELAY_TIME 1

    int main()
    {
        pid_t pid;
        int pipe_fd[2];
        char buf[MAX_DATA_LEN];
        const char data[] = "Pipe Test Program";
        int real_read, real_write;

        memset((void*)buf, 0, sizeof(buf));
        if (pipe(pipe_fd) < 0) /* 創(chuàng)建管道 */
        {
            printf("pipe create error\n");
            exit(1);
        }
        if ((pid = fork()) == 0) /* 創(chuàng)建一個子進程 */
        {
            /* 子進程關閉寫描述符，并通過使子進程暫停1s等待父進程已關閉相應的讀描述符 */
            close(pipe_fd[1]);
            sleep(DELAY_TIME * 3);
            /* 子進程讀取管道內(nèi)容 */
            if ((real_read = read(pipe_fd[0], buf, MAX_DATA_LEN)) > 0)
            {
                printf("%d bytes read from the pipe is '%s'\n", real_read, buf);
            }
            close(pipe_fd[0]); /* 關閉子進程讀描述符 */
            exit(0);
        }
        else if (pid > 0)
        {
            /* 父進程關閉讀描述符，并通過使父進程暫停1s等待子進程已關閉相應的寫描述符 */
            close(pipe_fd[0]);
            sleep(DELAY_TIME);
            if((real_write = write(pipe_fd[1], data, strlen(data))) != -1)
            {
                printf("Parent wrote %d bytes : '%s'\n", real_write, data);
            }
            close(pipe_fd[1]); /* 關閉父進程寫描述符 */
            waitpid(pid, NULL, 0); /* 收集子進程退出信息 */
            exit(0);
        }
    }

    將該程序交叉編譯，下載到開發(fā)板上的運行結果如下：

    $ ./pipe
    Parent wrote 17 bytes : 'Pipe Test Program'
    17 bytes read from the pipe is 'Pipe Test Program

    本文選自華清遠見嵌入式培訓教材《從實踐中學嵌入式Linux應用程序開發(fā)》

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