提到进程间通信，我们需要先了解一下进程是什么：
其实在Linux下，早期的Linux为了实现多个程序之间的交替操作，出现了进程的概念。为的就是维护操作系统整个的运行逻辑。并发就是进程间的交替执行。
进程是程序的动态实例。
进程并发运行的环境中，多个进程之间存在如下竞争和合作的关系：
- 进程中的资源争用(间接作用)
当并发进程竞争使用同一个资源时，它们之间就会发生冲突。为了避免冲突，当一个进程获得资源时，另一个进程必须等待。这种情况需要通过互斥机制来解决。
- 进程间通过共享的合作(间接作用)
一个进程等待另一个进程的执行，并以另一个进程的执行结果作为本进程的执行条件，就形成了同步机制
- 进程间通过通信的合作(直接作用)
进程间还可以通过通信进行合作，同性提供了同步和协调各种活动的方法。如操作系统提供的通信功能。
进程间通过共享的竞争：
特点：
1. 每个进程不知道其他进程的存在
2. 两个或者和更多的进程在各自的执行过程中需要访问相同的资源(IO设备、存储器、CPU等)
3. 进程之间没有信息交互
每个进程在创建只时都会创建一个PCB，进程控制块。每个进程都认为自己拥有了世界（也就是独占所有的虚拟内存），实际上不是的。他们自己是子认为自己存在。但是是其他进程在睡眠/等待罢了，所以每个进程都认为自己是独立的。
那么，作为一个操作系统，一个人（进程）是无法维护整个世界的和平（操作系统的逻辑/稳定），那么肯定需要合作，但是当前他们只认为整个世界只有一个，那该怎么办？
所以进程间通信就出来了，将需要进行交流的内容存储在一个指定的文件中。
通信：因为进程有强大独立性，当想把自己数据交给另一个进程，需要通信，将进程之间的沟通信息保存在约定好的某个文件中。
通信本质：让不同进程看到相同资源，通过约定好的方法进行寻找，调用，添加，删除。
想到通信：在现实生活中我们传输物质最常用的就是管子呗。所以开发系统的人聪明，就用管道进行通信吧：
匿名管道：管道：通过某种机制传递资源(数据)，匿名管道只适用于有血缘关系的进程，一般用于父，子进程通信。
a.创建管道
b.创建子进程
c.父，子进程关闭自己不需要的文件描述符
注意：匿名管道提供单向通信，父读子写或父写子读，若要实现双向通信，可再创建一个管道。
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
int _pipefd[2]={-1,-1};
int ret=pipe(_pipefd);
if(ret==-1)
{
perror("pipe");
return 2;
}
pid_t id=fork();
if(id<0)
{
perror("fork");
return 2;
}
else if(id==0)
{
close(_pipefd[0]);
char buf[]="hello world";
int count=5;
while(count--)
{
write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
sleep(1);
}
}
else
{
close(_pipefd[1]);
char buf[1024]={0};
while(1)
{
memset(buf,‘\0‘,sizeof(buf));
ssize_t _size=read(_pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);
if(_size>0)
{
buf[_size]=‘\0‘;
printf("buf:%s\n",buf);
}
}
}
return 0;
}
运行结果：
使用管道需注意以下四种情况：
1.如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了，仍然有进程从管道的读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会返回0,就像读到文件末尾一样。
1 #include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<unistd.h>
4 #include<sys/types.h>
5 #include<stdlib.h>
6 int main()
7 {
8 int _pipefd[2]={-1,-1};
9 int ret=pipe(_pipefd);
10 if(ret==-1)
11 {
12 perror("pipe");
13 return 2;
14 }
15
16 pid_t id=fork();
17 if(id<0)
18 {
19 perror("fork");
20 return 2;
21 }
22 else if(id==0)
23 {
24 close(_pipefd[0]);
25 char buf[]="hello world";
26 int count=5;
27 int i=0;
28 while(count--)
29 {
30 if(i==3)
31 {
32 printf("I want sleep\n");
33 break;
34 }
35 write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
36 sleep(1);
37 i++;
38 }
39 close(_pipefd[0]);
40 }
41 else
42 {
43 close(_pipefd[1]);
44 char buf[1024]={0};
46 while(1)
47 {
48 memset(buf,‘\0‘,sizeof(buf));
49 ssize_t _size=read(_pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);
50 if(_size>0)
51 {
52 buf[_size]=‘\0‘;
53 printf("buf:%s\n",buf);
54 }
55 }
56 }
57 return 0;
58 }
运行结果：
2.如果有指向管道写端的文件描述符没关闭,持有管道写端的进程也没有向管道中写数据,这时有进程从管道读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会阻塞,直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。
1 #include<stdio.h>
2 #include<sys/wait.h>
3 #include<string.h>
4 #include<unistd.h>
5 #include<sys/types.h>
6 #include<stdlib.h>
7 int main()
8 {
9 int _pipefd[2]={-1,-1};
10 int ret=pipe(_pipefd);
11 if(ret==-1)
12 {
13 perror("pipe");
14 return 2;
15 }
16
17 pid_t id=fork();
18 if(id<0)
19 {
20 perror("fork");
21 return 2;
22 }
23 else if(id==0)
24 {
25 close(_pipefd[0]);
26 char buf[]="hello world";
27 int count=5;
28 int i=0;
29 while(count--)
30 {
31 if(i==3)
32 {
33 printf("I want sleep\n");
34 sleep(10);
35 }
36 write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
37 sleep(1);
38 i++;
39 }
40 close(_pipefd[0]);
41 }
42 else
43 {
44 close(_pipefd[1]);
45 char buf[1024]={0};
46 while(1)
47 {
48 memset(buf,‘\0‘,sizeof(buf));
49 ssize_t _size=read(_pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);
50 if(_size>0)
51 {
52 buf[_size]=‘\0‘;
53 printf("buf:%s\n",buf);
54 }
55 }
56 }
57 return 0;
58 }
运行结果：
3.如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了，这时有进程向管道的写端write,那么该进程会收到信号SIGPIPE,通常会导致进程异常终止。
1 #include<stdio.h>
2 #include<sys/wait.h>
3 #include<string.h>
4 #include<unistd.h>
5 #include<sys/types.h>
6 #include<stdlib.h>
7 int main()
8 {
9 int _pipefd[2]={-1,-1};
10 int ret=pipe(_pipefd);
11 if(ret==-1)
12 {
13 perror("pipe");
14 return 2;
15 }
16
17 pid_t id=fork();
18 if(id<0)
19 {
20 perror("fork");
21 return 2;
22 }
23 else if(id==0)
24 {
25 close(_pipefd[0]);
26 char buf[]="hello world";
27 int count=5;
28 while(count--)
29 {
30 write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
31 sleep(1);
32 }
33 close(_pipefd[0]);
34 }
35 else
36 {
37 close(_pipefd[1]);
38 char buf[1024]={0};
39 int i=5;
40 while(i--)
41 {
42 if(i==3)
43 {
44 close(_pipefd[0]);
45 }
46 memset(buf,‘\0‘,sizeof(buf));
47 ssize_t _size=read(_pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);
48 if(_size>0)
49 {
50 buf[_size]=‘\0‘;
51 printf("buf:%s\n",buf);
52 }
53 }
54 int status=0;
55 pid_t _pid=waitpid(id,&status,0);
56 printf("waitpid: %d,return status:%d\n",id,status&0xff);
57 }
58 //printf("%d ,%d \n",_pipefd[0],_pipefd[1]);
59 return 0;
60 }
运行结果：
4.如果有指向管道读端的文件描述符没关闭，持有管道读端的进程也没有从管道中读数据,这时有进程向管道写端写数据,那么在管道被写满时再次write会阻塞,直到管道中有空位置了才写入数据并返回。(管道大小64K，65536个字节)。
1 #include<stdio.h>
2 #include<sys/wait.h>
3 #include<string.h>
4 #include<unistd.h>
5 #include<sys/types.h>
6 #include<stdlib.h>
7 int main()
8 {
9 int _pipefd[2]={-1,-1};
10 int ret=pipe(_pipefd);
11 if(ret==-1)
12 {
13 perror("pipe");
14 return 2;
15 }
16
17 pid_t id=fork();
18 if(id<0)
19 {
20 perror("fork");
21 return 2;
22 }
23 else if(id==0)
24 {
25 close(_pipefd[0]);
26 char buf[]="hello world";
27 int count=5;
28 while(count--)
29 {
30 write(_pipefd[1],buf,strlen(buf));
31 sleep(1);
32 }
33 close(_pipefd[0]);
34 }
35 else
36 {
37 close(_pipefd[1]);
38 int status=0;
39 pid_t wait=waitpid(id,&status,0);
40 if(wait==id)
41 printf("wait:%d,status:%d\n",wait,status);
42 }
43 return 0;
44 }
总结匿名管道特点：
- 单向通信，适用于有血缘关系的进程通信。
- 管道提供流式服务（数据按序，不规定一次读多少）
- 管道内部有保证数据读完（完整性）。
- 进程间同步
但是匿名管道存在一个问题，就是只能够在亲缘关系的进程之间进行通信，如果我们2个独立的进程需要进行通信怎么办呢？聪明的开发者就实现了一个命名管道，命名管道就是显示的保存一个管道文件，名字，路径给你，你给我显示的保存读取数据在管道里面就好了。
命名管道
通过路径看到共同资源
- 在shell下交互的建立
- 调用函数
//client:
1 #include<stdio.h>
2 #include<unistd.h>
3 #include<sys/types.h>
4 #include<sys/stat.h>
5 #include<stdlib.h>
6 #include<string.h>
7 #include<fcntl.h>
8 int main()
9 {
10 umask(0);
11 int fd=mkfifo("./.tmp",S_IFIFO|0666);
12 if(fd<0)
13 {
14 perror("mkfifo");
15 exit(1);
16 }
17 int _fd=open("./.tmp",O_WRONLY);
18 if(_fd<0)
19 {
20 perror("mkfifo");
21 exit(1);
22 }
23 while(1)
24 {
25 char buf[1024];
26 fflush(stdout);
27 memset(buf,‘\0‘,sizeof(buf));
28 printf("client:");
29 size_t size=read(0,buf,sizeof(buf)-1);
30 buf[size]=‘\0‘;
31 write(_fd,buf,strlen(buf));
32 }
33 return 0;
34 }
//server:
1 #include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<sys/types.h>
4 #include<sys/stat.h>
5 #include<fcntl.h>
6 #include<unistd.h>
7 #include<stdlib.h>
8 int main()
9 {
10 int _fd=open("./.tmp",O_RDONLY);
11 if(_fd<0)
12 {
13 perror("open");
14 exit(1);
15 }
16 char buf[1024];
17 while(1)
18 {
19 memset(buf,‘\0‘,sizeof(buf));
20 ssize_t _size=read(_fd,buf,sizeof(buf)-1);
21 if(_size>0)
22 {
23 buf[_size]=‘\0‘;
24 printf("server:%s",buf);
25 }
26 else
27 {
28 printf("read error\n");
29 break;
30 }
31 }
32 close(_fd);
33 return 0;
34 }
//Makefile编写： .PHONY:all 2 all:client server 3 4 client:client.c 5 gcc -o [email protected] $^ 6 server:server.c 7 gcc -o [email protected] $^ 8 .PHONY:clean 9 clean: 10 rm -f client server .tmp
结果验证：打开两个终端，不同进程可以通信。
