今天我们来讲讲管道之一的匿名管道，话不多说，我们正式开始啦
1.什么是管道
管道是Unix中最古⽼的进程间通信的形式，我们把从⼀个进程连接到另⼀个进程的⼀个数据流称为⼀个"管道"
在最开始的时候，其实顶尖大佬并不打算创建一个新的东西来进行管道通信，而是打算采用现有的东西来解决进程间通信的问题，于是他们就想到了文件，对于父子进程来说，父子进程有同样的struct file，来指向同一个被打开的文件，而对于一个文件来说，他有自己的缓冲区，是不是可以让父进程将内容写入文件缓冲区，让子进程通过fd来找到这个文件，并且读取缓冲区文件内容，反之亦然，从而实现了进程间的通信，这就是管道的雏形，并且由此衍生出了匿名管道与命名管道
2.匿名管道
1.原理
看上图，父进程由*files指向files_struct，也就是文件描述符表，现在我们打开一个文件，fd = 3，对于打开的文件，该文件内容被存放在array[fd]中，我们创建一个子进程，子进程继承父进程的*files，files_struct等等，此时父子进程的指针指向同一块地方，也就是被打开的文件，于是父子进程同时可以访问该文件的缓冲区，或许你会疑问，被打开文件最后不是还要写回磁盘吗，其实真正的管道是由OS创建的一块内存，不需要刷回磁盘，和磁盘没关系，这也符合通信间的本质！！
所以真实的底层差不多是上图的样子，父进程使用pipe函数生成内存级通道，创建的子进程也可以通过fd指向此通道，此时关闭父进程的fd3与子进程的fd4，这就是进程之间的通信--单向通信，而pipe过程不需要文件路径，只需要一个pipefd[2]数组，没有文件名，所以此过程被称为匿名通信
2.pipe函数
通过man 2 pipe可以查看该系统函数
成功创建通道返回0，反之-1
对于成功创建的管道，pipefd[2]应该保存fd可读fd可写
3.pipe函数简单运用
cpp
#include <iostream>
#include <unistd.h>
int main()
{
int pfd[2] = { 0 };
int n = pipe(pfd);
if (n == -1)
{
std::cerr << "pipe error!" << std::endl;
return 1;
}
std::cout << "pfd[0] : " << pfd[0] << std::endl;
std::cout << "pfd[1] : " << pfd[1] << std::endl;
return 0;
}运行结果如下:
为什么是3与4呢，因为fd = 0,1,2已经被标准输入输出错误占据了
3.实现一个简易的父子进程管道通信
cpp
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <cstdio>
#include <cstring>
void ChildWrite(int wfd)
{
char buffer[1024];
int cnt = 0;
while (true)
{
buffer[0] = '\0';
snprintf(buffer, sizeof(buffer), "我是子进程, pid : %d, cnt : %d", getpid(), cnt++);
write(wfd, buffer, strlen(buffer));
sleep(1);
}
}
void FutherRead(int rfd)
{
char buffer[1024];
int cnt = 0;
while (true)
{
buffer[0] = '\0';
ssize_t n = read(rfd, buffer, sizeof(buffer) - 1);
if (n > 0)
{
buffer[n] = '\0';
std::cout << buffer << std::endl;
}
}
}
int main()
{
// 创建管道
int pfd[2] = {0};
int n = pipe(pfd);
if (n == -1)
{
std::cerr << "pipe error!" << std::endl;
return 1;
}
std::cout << "pfd[0] : " << pfd[0] << std::endl;
std::cout << "pfd[1] : " << pfd[1] << std::endl;
// 一般来说，pfd[0] -> 读端 pfd[1] -> 写端
// 创建子进程
pid_t id = fork();
if (id == 0)
{
// 关闭子进程读端
close(pfd[0]);
// 子进程向管道写入内容
ChildWrite(pfd[1]);
// 关闭子进程写端
close(pfd[1]);
}
// 关闭父进程写端
close(pfd[1]);
// 父进程读取管道内容
FutherRead(pfd[0]);
// 等待子进程结束
waitpid(id, nullptr, 0);
// 关闭父进程读端
close(pfd[0]);
return 0;
}运行结果如下：
