Linux C语言编程：管道与FIFO的进程间通信IPC详解

进程间通信（IPC）是操作系统中一种重要的机制，允许不同进程之间传递信息和共享数据。在多进程环境中，进程间的协作往往需要通过某种形式的通信来实现，如数据的交换、信号的发送等。本篇将详细介绍两种常见的IPC方式：管道（Pipe）和命名管道（FIFO）。 一、管道（Pipe） 1. **特性**： - **半双工**：数据只能在一个方向上传输，不能双向同时通信。 - **固定端点**：存在一个固定的读端和写端，数据只能从写端流入，从读端流出。 - **亲缘关系**：主要用于具有亲缘关系的进程间通信，如父子进程或兄弟进程之间。 - **非文件系统**：管道不是普通的文件，不归属于任何文件系统，它只存在于内存中。 - **使用方式**：可以通过标准的`read`和`write`函数进行读写操作。 2. **API**： 使用`#include <unistd.h>`中的`pipe(int fd[2])`函数创建管道，返回值为0表示成功，-1表示失败。此函数创建两个文件描述符`fd[0]`（读）和`fd[1]`（写）。 3. **使用示例**： 管道通常在`fork()`后使用，父进程关闭读端，子进程关闭写端，从而实现数据的单向流动。以下是一个简单的示例，数据从父进程流向子进程： ```c #include<stdio.h> #include<unistd.h> int main() { int fd[2]; pid_t pid; char buff[20]; if (pipe(fd) < 0) // 创建管道 printf("CreatePipeError!\n"); if ((pid = fork()) < 0) // 创建子进程 printf("ForkError!\n"); else if (pid > 0) { // 父进程 close(fd[0]); // 关闭读端 write(fd[1], "helloworld\n", 12); } else { close(fd[1]); // 关闭写端 read(fd[0], buff, 20); printf("%s", buff); } return 0; } ``` 二、命名管道（FIFO） 1. **特性**： - **全双工**：与管道不同，FIFO支持双向通信。 - **命名**：FIFO有唯一的路径名，可以被任何知道其名称的进程访问，不局限于亲缘关系。 - **同步**：使用FIFO进行通信的进程可能不在同一时间运行，因此需要同步机制防止数据丢失。 2. **API**： 使用`mkfifo(const char *path, mode_t mode)`函数创建一个命名管道，`path`为管道的路径名，`mode`指定权限模式。 3. **使用示例**： 创建并使用FIFO的代码通常包括创建FIFO、打开FIFO以及读写操作。由于FIFO涉及到文件系统，所以操作更加复杂，需要处理更多的错误情况。 管道和FIFO是进程间通信的基础，它们提供了简单但有效的数据传输手段。在实际应用中，还有其他的IPC方式，如消息队列、信号量、共享内存等，这些方式各有优缺点，适用于不同的场景。理解并掌握这些通信机制，对于开发高效稳定的多进程应用至关重要。