linux——进程间的通信

1、IPC

什么是IPC？Inter Process Communication

2.进程间通信常用的几种方式

1，管道通信：有名管道，无名管道

2，信号- 系统开销小

3，消息队列-内核的链表

4，信号量-计数器

5，共享内存

6，内存映射

7，套接字

3、无名管道

管道（匿名管道 pipe）概念补充

本质：内核开辟的一段内存缓冲区 ，以伪文件形式存在。
伪文件特点：
- 只存在内存中，不占磁盘空间
- 只用于数据传输，不长期存储
结构：
- 一对文件描述符：fd[0] 读端、fd[1] 写端
- 数据只能从写端进，读端出，单向流动
生命周期：
- 所有引用该管道的进程全部关闭文件描述符后，管道自动释放
阻塞特性（默认）：
- 读空管道 → 读阻塞
- 写满管道 → 写阻塞

管道原理补充

内部是环形缓冲区（循环队列）
FIFO 先进先出，不能随机访问
默认大小：
- 传统 Linux：4KB
- 现代 Linux：默认 16KB，可调整到 64KB
数据特点：
- 字节流方式传输，无边界
- 不保存数据，读走就没了

管道局限性补充（你写的很对，我补全）
数据只能读一次，不可重复读取读出去就从队列移除，其他进程读不到了。
半双工通信
- 同一时刻只能单向传输
- 想双向通信必须创建两个管道
只能用于有血缘关系的进程 父子、兄弟进程，不支持无亲缘进程通信 → 解决：用 命名管道 FIFO
不支持 lseek管道是流式队列，不能定位、不能回退。
数据无边界、无消息结构管道只认字节流，不认 "一条消息"，需要自己处理分包。
容量有限写满就阻塞，不适合超大数据瞬时爆发。
额外重要知识点（面试常问）

管道的引用计数所有进程都关了对应 fd，管道才真正销毁。
管道破裂（SIGPIPE 信号） 读端全部关闭，写端还在写 → 内核发送 SIGPIPE 杀死写进程。
原子性 写入小于 PIPE_BUF（通常 4096 字节） 时，写入是原子的，不会穿插。

4、创建匿名通道

复制代码

int pipe(int fd[2])
fd‐传出参数：
    fd[0]‐读端
    fd[1]‐写端
返回值：
    0：成功‐1：创建失败

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
	int ret;
	int fd[2];

	ret = pipe(fd);
	if(ret == -1)
	{
		printf("creat pipe failed\n");
		exit(1);
	}
	printf("pipe[0] is %d\n",fd[0]);
	printf("pipe[1] is %d\n",fd[1]);

	close(fd[0]);
	close(fd[1]);

	return 0;
}

因为标准IO里：

0：标准输入
1：标准输出
2：标准错误
管道从 3 开始分配

5、父子进程使用管道通信

父进程先创建管道 pipe(fd)
父进程 fork 子进程
父子各自关闭不用的端口 （避免混乱）
- 父要写 → 关闭 fd[0] 读端
- 子要读 → 关闭 fd[1] 写端
父进程通过 fd[1] 写数据
子进程通过 fd[0] 读数据
关闭文件描述符，结束

管道是半双工，同一时间只能单向传数据。

实现 ps aux| grep "bash" 数据重定向：dup2

复制代码

#include<stdio.h>
#include<stdlin.h>
#include<unsitd.h>

int main()
{
    int ret;
    int fd[2];
    
    ret = pipe(fd);
    if(ret == -1)
    {
        printf("pipe failed\n");
        exit(1);
    }
           
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(pid == -1)
    {
        printf("fork failed\n");
        exit(1);
    }

    //ps aux
    if(pid > 0)
    {
        close(fd[0]);
        dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);
        execlp("ps","ps","aux",NULL);
        perror("execlp");
        exit(1);
    }
    //grep "bash"
    else if(pid == 0)
    {
        close(fd[1]);
        dup2(fd[0],STDIN_FILENO);
        execlp("grep","grep","bash",NULL);

    }
    printf("fd[0] is %d\n",fd[0]);
    printf("fd[1] is %d\n",fd[1]);

    close(fd[0]);
    close(fd[1]);

    return 0;
}

父进程执行 ps aux，输出重定向到管道写端，子进程执行 grep bash，输入从管道读端获取实现：ps aux | grep bash 的效果

先创建通道，再创建子进程

dup2(fd[1], STDOUT_FILENO) 把 标准输出（屏幕） 重定向到 管道写端

意思：ps 输出的内容，不打印到屏幕，而是写入管道！

父进程：ps aux 输出 → 管道写端

管道：写端 → 内核缓冲区 → 读端

子进程：管道读端 → grep bash 读取