Linux系统编程——IPC进程间通信

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>

int main() 
{
    int pipe_fd[2];
    pid_t pid;
    char read_buf[1024] = {0};
    const char *write_data = "Hello from parent (pipe)!";

    // 1. 创建无名管道
    if (pipe(pipe_fd) == -1) 
    {
        perror("pipe create failed");
        return -1;
    }

    // 2. fork创建子进程（建立亲缘关系）
    pid = fork();
    if (pid == -1) 
    {
        perror("fork failed");
        return -1;
    }

    // 3. 父进程：关闭读端，向管道写数据
    if (pid > 0) 
    {
        close(pipe_fd[0]);  // 父进程仅写，关闭读端
        write(pipe_fd[1], write_data, strlen(write_data));
        close(pipe_fd[1]);  // 写完关闭写端
        wait(NULL);         // 等待子进程执行完毕
    }
    // 4. 子进程：关闭写端，从管道读数据
    else 
    {
        close(pipe_fd[1]);  // 子进程仅读，关闭写端
        read(pipe_fd[0], read_buf, sizeof(read_buf));
        printf("Child read: %s\n", read_buf);
        close(pipe_fd[0]);  // 读完关闭读端
    }

    return 0;
}

三、有名管道

有名管道对应 fifo，突破了亲缘关系限制，支持任意单机进程通信（只要知道管道的文件路径），且在文件系统中可见（有明确的路径名称）。

1.核心特性

可给任意单机进程通信，文件系统中可见（有路径）；
基础特性与无名管道一致（半双工、特殊文件、不支持定位等）；
额外特性：若管道一端未打开，open 函数会默认阻塞。

2.编程顺序

创建有名管道 → 打开有名管道 → 读写管道 → 关闭管道 → 卸载有名管道

3.核心函数：mkfifo

cpp 复制代码

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

功能：在指定路径下创建一个有权限的有名管道文件；
参数：pathname 是有名管道的路径 + 名称，mode 是 8 进制的文件权限（如0666）；
返回值：成功返回 0，失败返回 - 1。

4.示例代码：两个无亲缘进程通过 FIFO 通信

写进程（fifo_write.c）：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>

#define FIFO_PATH "/tmp/my_fifo"

int main() 
{
    // 1. 创建FIFO文件（已存在则忽略）
    if (mkfifo(FIFO_PATH, 0666) == -1) 
    {
        perror("mkfifo failed (ignore if exist)");
    }

    // 2. 打开FIFO文件（写模式）
    int fd = open(FIFO_PATH, O_WRONLY);
    if (fd == -1) 
    {
        perror("open fifo failed");
        return -1;
    }

    // 3. 向FIFO写数据
    const char *msg = "Hello from FIFO write process!";
    write(fd, msg, strlen(msg));
    printf("Write to FIFO: %s\n", msg);

    // 4. 关闭并卸载FIFO
    close(fd);
    unlink(FIFO_PATH);
    return 0;
}

读进程（fifo_read.c）：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>

#define FIFO_PATH "/tmp/my_fifo"

int main() 
{
    char buf[1024] = {0};

    // 1. 打开FIFO文件（读模式，阻塞等待写端）
    int fd = open(FIFO_PATH, O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open fifo failed");
        return -1;
    }

    // 2. 从FIFO读数据
    read(fd, buf, sizeof(buf));
    printf("Read from FIFO: %s\n", buf);

    // 3. 关闭FIFO
    close(fd);
    return 0;
}

四、无名管道与有名管道核心对比

对比维度	无名管道（pipe）	有名管道（FIFO）
通信范围	仅亲缘关系进程	任意单机进程
文件系统可见性	不可见（内核维护）	可见（有路径的特殊文件）
打开特性	fork 后继承文件描述符	一端未打开时 open 默认阻塞
生命周期	随进程退出自动释放	需手动 unlink 删除
创建方式	pipe () 函数	mkfifo () 函数

五、总结

管道是 Linux 最基础的 IPC 机制，核心分为无名管道（pipe）和有名管道（FIFO）两类，均为半双工、基于队列的特殊文件；
无名管道仅支持亲缘进程通信，无需手动清理；有名管道支持任意单机进程通信，需手动创建 / 删除；
管道读写需遵循核心规则，尤其注意 "读 / 写端关闭" 后的行为，避免进程崩溃或数据异常。