一、管道通信概述
管道是 Linux 最基础的进程间通信（IPC）方式，分为匿名管道（pipe） 和命名管道（FIFO/mkfifo） ，核心都是基于内核缓冲区实现数据传输，均为半双工（数据单向流动）。
二、匿名管道（pipe）
1. 核心特点
- 无文件系统实体，仅存在于内核中；
- 仅支持亲缘进程（父子 / 兄弟进程）间通信；
- 生命周期随进程：进程退出后管道自动销毁；
- 无需手动创建文件，直接通过系统调用分配内核缓冲区。
2. 函数原型
#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]);3. 参数与返回值
pipefd[2]：输出型参数，保存管道的两个文件描述符：pipefd[0]：读端，仅用于读取数据；pipefd[1]：写端，仅用于写入数据；
- 返回值：成功返回 0，失败返回 -1（设置
errno）。
4. 注意事项
- 必须先创建管道，再
fork()子进程（保证子进程继承管道描述符）； - 读端 / 写端需成对关闭，否则可能导致
read()阻塞； read()读取空管道时会阻塞，写端关闭后read()返回 0。
三、命名管道（FIFO/mkfifo）
1. 核心特点
- 有文件系统实体（
ls -l显示权限位开头为p）； - 支持任意进程（无亲缘关系）间通信；
- 生命周期独立：进程退出后管道文件仍存在，需手动删除；
- 数据存储于内核缓冲区，文件仅作为 "访问标识"。
2. mkfifo () 函数详解
函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);参数
pathname：管道文件路径（如./myfifo）；mode：文件权限，必须为八进制（如0664，最终权限 =mode & ~umask）。
返回值
| 返回值 | 场景 | errno 标识 | 处理方式 |
|---|---|---|---|
| 0 | 管道首次创建成功 | 无 | 正常使用 |
| -1 | 管道文件已存在 | EEXIST (17) | 复用管道，无需报错 |
| -1 | 真失败（权限 / 路径错误） | EACCES/ENOENT 等 | 用 perror() 打印错误并退出 |
关键错误判断代码
#include <errno.h>
int ret = mkfifo("./myfifo", 0664);
if (ret == -1) {
if (errno == EEXIST) {
printf("管道已存在，直接复用\n");
} else {
perror("mkfifo 创建失败");
return -1;
}
}3. 常见踩坑点
- 读写端搞反 ：读进程必须用
O_RDONLY，写进程必须用O_WRONLY； - read 长度错误 ：❌
read(fd, buf, strlen(buf))（未初始化数组长度随机），✅read(fd, buf, sizeof(buf)-1)； - open 阻塞特性 ：默认
open()会阻塞，直到读写端配对，非阻塞需加O_NONBLOCK； - 管道文件残留 ：通信完成后用**
unlink()**删除，避免重复创建误判。
四、unlink()函数详解
1、函数核心定位
unlink() 是 Linux 系统调用，核心作用是删除文件系统中的文件链接（目录项），对于命名管道（FIFO）而言，是清理管道文件的核心函数。
2、函数原型与头文件
#include <unistd.h>
int unlink(const char *pathname);2.1. 参数
pathname：要删除的文件路径（如./myfifo、/tmp/fifo），支持相对 / 绝对路径。
2.2. 返回值
| 返回值 | 含义 |
|---|---|
| 0 | 成功删除文件链接 |
| -1 | 失败，设置 errno 表示原因（如文件不存在、权限不足、路径错误等） |
3、核心作用
3.1. 对普通文件：删除目录项，释放磁盘空间
- 普通文件被
unlink()后，若没有进程打开该文件，文件会立即被删除，磁盘空间释放； - 若有进程正在打开该文件，目录项先被删除（
ls看不到），但文件内容直到所有进程关闭该文件后才会释放。
3.2. 对命名管道（FIFO）：删除管道文件标识
- 命名管道是 "特殊文件"，
unlink()会直接删除文件系统中的管道文件（ls -l看不到）； - 管道的内核缓冲区不受影响：若有进程正在通过该管道通信，
unlink()后通信仍可正常进行，直到所有进程关闭管道描述符，内核缓冲区才会释放。
4、在命名管道通信中的必用场景
4.1. 为什么必须用 unlink() 清理命名管道？
- 命名管道文件不会随进程退出自动删除，若不清理，下次运行
mkfifo()会返回-1+errno=EEXIST； - 残留的管道文件可能被其他进程误用，导致通信异常。
5、常见错误码（errno）
| errno 值 | 宏定义 | 含义 | 解决方案 |
|---|---|---|---|
| 2 | ENOENT | 文件不存在 | 检查路径是否正确，避免重复删除 |
| 13 | EACCES | 权限不足（无目录写权限） | 提升目录权限（如 chmod 775 目录） |
| 17 | EEXIST | 路径是目录（非文件） | 确认参数是文件路径，而非目录 |
| 20 | ENOTDIR | 路径中包含非目录节点 | 修正路径，确保父目录存在且是目录 |
6、注意事项
6.1. 避免重复删除
-
删除前可先检查文件是否存在（用
access()函数），避免unlink()失败：#include <unistd.h> if (access(myfifo, F_OK) == 0) { // 检查文件是否存在 unlink(myfifo); }
6.2. 命名管道通信中，unlink() 不影响正在进行的通信
- 示例：进程 A 和进程 B 已打开
./myfifo通信，此时调用unlink("./myfifo")：ls看不到myfifo文件；- 进程 A/B 仍可正常读写管道，直到双方关闭文件描述符，管道内核缓冲区才释放。
6.3. 与 rm 命令的关系
rm 文件名本质就是调用unlink()函数实现的；- 区别：
rm是用户态命令，unlink()是内核态系统调用。
7、核心总结（结合管道通信）
(1)unlink() 是清理命名管道的必备函数，解决管道文件残留问题；
(2)调用时机：通信完成、关闭文件描述符后立即调用；
(3)核心特性：删除文件目录项，不影响正在打开该文件的进程的操作；
(4)错误处理：调用后检查返回值，用 perror() 定位删除失败原因。
| 知识点 | 关联逻辑 |
|---|---|
| 命名管道创建（mkfifo） | mkfifo() 创建文件，unlink() 清理文件 |
| 管道生命周期 | 命名管道需 unlink() 手动销毁，匿名管道自动销毁 |
| 管道残留问题 | unlink() 是解决管道残留的唯一方式 |
五、匿名管道 vs 命名管道 对比表
| 特性 | 匿名管道（pipe） | 命名管道（mkfifo/FIFO） |
|---|---|---|
| 进程关系 | 仅亲缘进程（父子 / 兄弟） | 任意进程（无亲缘关系） |
| 文件系统实体 | 无（仅内核缓冲区） | 有（可见的管道文件） |
| 创建方式 | pipe() 系统调用 |
mkfifo() 系统调用 |
| 生命周期 | 进程退出后自动销毁 | 需手动 unlink()/rm 删除 |
| 阻塞特性 | read()/write() 阻塞 |
open() 阻塞（需读写端配对） |
| 核心使用场景 | 父子进程简单通信 | 无亲缘进程间通信 |
| 数据流向 | 半双工，单向流动 | 半双工，单向流动 |
六、核心总结
- 管道通信核心是内核缓冲区，匿名 / 命名仅为 "访问方式" 不同；
- 匿名管道：先
pipe()再fork()，仅亲缘进程用，自动销毁； - 命名管道：
mkfifo()创建文件，任意进程用，返回-1必看errno； - 通用规则：半双工通信，读 / 写端需配对，
read长度用sizeof(缓冲区)。