Linux系统编程：进程间通信之管道详解

"Linux系统编程中的进程间通信是一个重要的主题，特别是管道(Pipe)作为一种常见的通信机制，被广泛用于父子进程或兄弟进程之间的数据传递。管道是半双工的，即数据只能单向流动，需要双向通信时需要两个独立的管道。它们不是普通文件，而是存在于内存中的特殊文件系统。每个管道包含两个文件描述符，一个用于读取，另一个用于写入。创建管道通常伴随着`fork()`操作，用于父子进程间的通信。 在创建管道时，`pipe()`函数会生成两个文件描述符，`fd[0]`用于读，`fd[1]`用于写。管道的容量有限，当写入管道的数据达到其缓冲区的上限时，进一步的写操作将阻塞，直到读端读取部分或全部数据。同样，如果读端在写端之前关闭，那么写端会立即收到错误指示，表明管道已空。 无名管道的读写规则如下： - 当尝试从管道读取数据但写端已关闭时，读操作将返回0，表示管道为空。 - 写端如果尝试写入已满的管道，将被阻塞，直到读端消费掉部分或全部数据。 - 管道中的数据一旦被读取，就会从缓冲区中移除，不会持久存储。 以下是一个简单的示例代码，展示了如何使用管道进行父子进程间的通信： ```c #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> int main() { int n; int fd[2]; int count = 0; char buf[100] = {0}; if (pipe(fd) == -1) { perror("Pipe failed"); exit(EXIT_FAILURE); } pid_t pid = fork(); if (pid < 0) { perror("Fork failed"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid > 0) { // 父进程 close(fd[0]); // 关闭读端，避免干扰 write(fd[1], "Hello, child!\n", strlen("Hello, child!\n") + 1); close(fd[1]); // 写完后关闭写端 } else { // 子进程 close(fd[1]); // 关闭写端，避免干扰 read(fd[0], buf, sizeof(buf)); printf("Received from parent: %s\n", buf); close(fd[0]); } exit(EXIT_SUCCESS); } ``` 在这个例子中，父进程创建管道后，`fork()`一个子进程。父进程关闭读端，向管道写入字符串，然后关闭写端。子进程关闭写端，从管道读取数据，然后关闭读端。这样就实现了父子进程间的一次简单通信。 除了无名管道，还有有名管道(FIFO)、信号量、共享内存、消息队列等其他的System V IPC对象，以及BSD套接字等通信方式。每种方式都有其适用场景和特点，选择哪种方式取决于具体的应用需求和性能考虑。例如，有名管道允许非亲缘关系的进程间通信，而信号量则用于同步多个进程对共享资源的访问。