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文章目录
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- 一、命名管道（FIFO）：跨进程通信的"桥梁"
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- [1. 命名管道的核心特性](#1. 命名管道的核心特性)
- [2. 命名管道的核心接口（代码级）](#2. 命名管道的核心接口（代码级）)
- [3. 命名管道实战：Server与Client通信](#3. 命名管道实战：Server与Client通信)
- [4. 通信关键机制与问题解决](#4. 通信关键机制与问题解决)
- [5. 命名管道优化：封装成类（C++）](#5. 命名管道优化：封装成类（C++）)
- [6. 命名管道扩展：实现文件拷贝](#6. 命名管道扩展：实现文件拷贝)
一、命名管道（FIFO）：跨进程通信的"桥梁"
命名管道（FIFO）是Linux中一种简单的进程间通信方式，核心优势是能让无血缘关系的进程（比如两个独立的程序）互相传递数据，就像搭建了一条专用"数据管道"。
1. 命名管道的核心特性
- 有固定文件名，存储在文件系统中（可用
ls命令查看），但实际不存数据（数据在内存中）。 - 通信时需"两端配合"：必须有一个进程写（open为写模式）、一个进程读（open为读模式），否则
open会阻塞（等另一端准备好）。
2. 命名管道的核心接口（代码级）
操作FIFO主要依赖3个核心接口：mkfifo（创建管道）、open/close/read/write（读写数据）、unlink（删除管道）。
（1）创建管道：mkfifo
- 功能：在文件系统中创建一个FIFO文件，作为进程通信的"标识"。
- 头文件 ：需包含
<sys/stat.h>和<sys/types.h>。 - 接口参数与返回值 ：
pathname：FIFO的文件名（比如"./myfifo"），进程通过这个路径找到管道。mode：管道的权限（比如0664，表示所有者、组用户可读写，其他用户可读）。- 返回值：成功返回0，失败返回-1（比如文件已存在）。
（2）删除管道：unlink
- 功能：删除FIFO文件，释放管道占用的资源（避免文件残留）。
- 接口参数与返回值 ：
pathname：要删除的FIFO文件名（和mkfifo的路径一致）。- 返回值：成功返回0，失败返回-1（比如文件不存在）。
3. 命名管道实战：Server与Client通信
FIFO通信需要两个独立程序：server.cc（读数据）和client.cc（写数据），必须同时运行才能通信。
（1）服务器端（server.cc）：读数据
核心逻辑：创建管道 → 打开管道（读模式） → 读取数据 → 关闭管道 → 删除管道。
代码细节如下：
- 创建管道 ：先判断
mkfifo是否成功，失败则报错（比如管道已存在）。
- 删除管道 ：一般在程序结束前调用
unlink，确保资源释放（即使程序异常退出，也建议在后续处理中删除）。
- 打开、读取、关闭管道 ：用
open打开管道（读模式），read循环读取数据，close关闭文件描述符。
- 注意：
open为读模式时，会阻塞等待，直到有客户端以写模式打开管道，才会返回。
- 注意：
（2）客户端（client.cc）：写数据
核心逻辑：打开管道（写模式） → 写入数据 → 关闭管道（无需创建/删除管道，由服务器负责）。
代码细节如下：
- 客户端只需用
open打开已存在的FIFO（写模式），直接write写入数据即可；写完后close，服务器会收到read返回0的信号（表示写端关闭）。
4. 通信关键机制与问题解决
（1）open阻塞机制
FIFO的open有个"等待特性"：
- 若进程以"读模式"打开管道（
O_RDONLY），会阻塞到有进程以"写模式"打开。 - 若进程以"写模式"打开管道（
O_WRONLY），会阻塞到有进程以"读模式"打开。
效果如下：
只有两端都打开管道，才能开始通信（写端写数据，读端立刻能读到）。
（2）写端关闭的处理
当客户端（写端）close后，服务器（读端）的read会返回0（表示"无更多数据"）。此时需要在服务器代码中判断，避免无限循环读0。
修改前（无提示，读端会一直循环）：
修改后（判断read返回0，提示"写端关闭"并退出）：
（3）常见Bug：数据打印乱码
若直接用printf("%s", buf)打印读取的buf，可能出现乱码------因为read读取的是"二进制数据"，不一定以\0结尾（C语言中%s需要\0标识字符串结束）。
Bug效果：
解决方法：手动给buf加\0（注意预留\0的位置，比如buf大小1024，最多读1023字节）。
修改代码：
修改后效果（无乱码）：
5. 命名管道优化：封装成类（C++）
为了简化代码、避免重复操作（比如每次都写mkfifo、open、close），可以用C++类封装FIFO的操作，核心思路是：
- 构造函数：创建管道、打开文件描述符。
- 析构函数：关闭文件描述符、删除管道。
- 提供
Read和Write成员函数，供外部调用。
（1）封装头文件（Fifo.hpp）
- 构造函数：创建管道并打开（根据"读/写角色"决定
open模式）。
- 析构函数：关闭文件描述符、删除管道（确保资源释放）。
- 管道名优化：用宏定义统一管道路径，避免硬编码（方便修改）。
（2）封装Read/Write接口
- 读接口：循环读取数据，自动处理
\0（避免乱码）。
- 写接口：接收字符串，直接写入管道。
（3）优化后Server与Client代码
- 服务器端（只需创建Fifo对象，调用
Read）：
- 客户端（创建Fifo对象，调用
Write）：
6. 命名管道扩展：实现文件拷贝
利用FIFO的通信能力，可以实现"客户端传文件、服务器存文件"的功能。核心逻辑是：
- 客户端：打开要拷贝的文件 → 读取文件内容 → 写入FIFO。
- 服务器：从FIFO读取内容 → 写入新文件。
代码示例（服务器端核心逻辑）：
（4）宏定义优化：简化错误处理
频繁判断"函数返回值是否为-1"会让代码冗余，可定义宏来封装"错误打印+进程退出"的逻辑。
- 未用宏时（代码冗余）：
- 定义宏（
\是C语言的"换行符续接"，让宏跨多行更易读）：
- 用宏后（代码简洁，直接调用
CHECK即可）：
