一、无名管道
1.1 Linux下进程间通信概述
1.2 无名管道通信
无名管道是内核空间实现的机制，只能用于亲缘进程间通信，无名管道的大小是64KB；
1.3 pipe函数
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 所需头文件 | #include <unistd.h> |
| 函数原型 | int pipe(int pipefd[2]); |
| 功能 | 创建单向数据通道（半双工通信方式）。数据只能从读端 pipefd[0] 读取，从写端 pipefd[1] 写入，方向不可逆转；数据先写入内核缓冲区，再由读进程从内核缓冲区读取。 |
| 参数 | pipefd：用于存放管道读写两端的文件描述符的数组首地址 |
| 返回值（成功） | 0 |
| 返回值（失败） | -1，并重置错误码 |
1.4 无名管道
| 类别 | 特点描述 |
|---|---|
| 通信范围 | 依托具有亲缘关系的进程间的文件描述符继承特性来实现通信（如父子进程、兄弟进程） |
| 数据传输方向 | 数据只能单向传输，符合半双工定义（一端读、一端写） |
| 内核缓冲区大小 | 多数 Linux 系统中默认大小为 64KB |
| lseek 限制 | 不能使用 lseek 函数（管道不是普通文件），调用会返回 -1 |
| 读端存在时（写满） | 写管道满则阻塞；存在约 4KB 空间时唤醒（Linux 内核为平衡效率与响应性的设计） |
| 读端不存在时（写） | 写管道会破裂，触发 SIGPIPE 信号 |
| 写端存在时（读） | 读管道时若无数据，则阻塞等待 |
| 写端不存在时（读） | 读管道时若无数据，则立即返回 0（非阻塞，类似读到文件结束） |
二、有名管道
2.1 有名管道通信
有名管道可以用于亲缘进程通信，也可以用于非亲缘进程通信，有名管道的大小是64KB；
2.2 mkfifo函数
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 所需头文件 | #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> |
| 函数原型 | int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); |
| 功能 | 创建有名管道（FIFO） |
| 参数 | **pathname：**文件的路径和名字（只写名字则默认路径是当前路径）。如果管道文件已存在，则会报错（提示文件已存在） mode： 文件的权限。最终权限 = mode & ~umask |
| 返回值（成功） | 0 |
| 返回值（失败） | -1，并重置错误码 |
2.3 unlink函数
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 所需头文件 | #include <unistd.h> |
| 函数原型 | int unlink(const char *pathname); |
| 功能 | 删除文件系统中的"文件名链接"（减少文件的硬链接计数，当计数归零且无进程打开时，删除文件内容） |
| 参数 | **pathname：**文件的路径和名字（只写名字则默认路径是当前路径） |
| 返回值（成功） | 0 |
| 返回值（失败） | -1，并重置错误码 |
2.4 有名管道
| 类别 | 特点描述 |
|---|---|
| 数据传输方向 | 数据只能单向传输，符合半双工定义；若要双向通信，需创建两个管道 |
| 内核缓冲区大小 | 多数 Linux 系统中默认大小为 64KB |
| lseek 限制 | 不能使用 lseek 函数（管道不是普通文件），调用会返回 -1 |
| 写操作 - 读端已打开时 | 写入数据时会尽可能写入（受管道缓冲区大小限制）；若管道已满，写操作会阻塞直到有空间 |
| 写操作 - 阻塞期间读端关闭 | 会产生 SIGPIPE 信号（管道破裂） |
| 写操作 - 读端未打开（阻塞方式） | 写进程在 open() 调用时会阻塞，直到有读进程打开该 FIFO |
| 写操作 - 读端未打开（非阻塞方式） | open() 调用会直接返回错误 |
| 读操作 - 写端已打开时 | 读取数据时，有多少读取多少；若管道为空，读操作会阻塞等待数据写入 |
| 读操作 - 写端未打开时 | 读进程在 open() 调用时会阻塞，直到有写进程打开该管道 |
| 读操作 - 写端曾打开但已关闭 | 读操作会读取剩下数据，读完后返回 0（不会阻塞，类似读到文件结束） |
| 读操作 - 非阻塞方式打开且无写端 | open() 调用会直接返回成功 |
三、信号
先导
信号是中断的一种软件模拟，它是基于linux内核实现的；
用户可以给进程发信号，进程可以给进程发信号，linux内核也可以给进程发信号；
对信号处理的三种方式：默认、忽略、捕捉；
3.1 常用信号
| 信号名 | 含义 | 默认操作 |
|---|---|---|
| SIGKILL | 用来结束进程，且不能被捕捉和忽略 | 终止 |
| SIGSTOP | 用于暂停进程，且不能被捕捉和忽略 | 暂停进程 |
| SIGTSTP | 用于暂停进程，用户可键入 SUSP 字符（通常是 Ctrl+Z）发出此信号 | 暂停进程 |
| SIGCONT | 让进程进入运行态 | 继续运行 |
| SIGALRM | 通知进程定时器时间已到 | 终止 |
| SIGUSR1 / SIGUSR2 | 保留给用户程序使用 | 终止 |
| SIGCHLD | 当子进程退出时，给父进程发送该信号 | 忽略 |
3.2 signal函数
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 所需头文件 | #include <signal.h> |
| 函数原型 | typedef void (*sighandler_t)(int); sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler); |
| 功能 | 建立信号与处理方式的关联 |
| 参数 - signum | 信号的编号 |
| 参数 - handler | 处理方式： • SIG_IGN：忽略 • SIG_DFL：默认 • 传递函数地址：捕捉 |
| 返回值（成功） | 返回 handler 首地址 |
| 返回值（失败） | 返回 SIG_ERR，并重置错误码 |
3.3 raise函数
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 所需头文件 | #include <signal.h> |
| 函数原型 | int raise(int sig); |
| 功能 | 向自身发送指定的信号 |
| 参数 - sig | 要发送的信号的编号 |
| 返回值（成功） | 返回 0 |
| 返回值（失败） | 返回 非0 |
3.4 kill函数
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 所需头文件 | #include <sys/types.h> #include <signal.h> |
| 函数原型 | int kill(pid_t pid, int sig); |
| 功能 | 给任意进程发送信号 |
| 参数 - pid | 发送信号的目标： • >0：向 pid 对应的单个进程 发送信号（最常用场景） • 0：向同进程组 的所有进程发送信号 • -1：向所有有权限操作的进程 发送信号（init进程除外，避免影响系统核心进程） • < -1：给进程组ID等于 -pid 的进程发送信号 |
| 参数 - sig | 信号的编号 |
| 返回值（成功） | 0 |
| 返回值（失败） | -1，并重置错误码 |
3.5 atoi函数
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 所需头文件 | #include <stdlib.h> |
| 函数原型 | int atoi(const char *nptr); |
| 功能 | 将字符串转换为整数 |
| 参数 - nptr | 要转换的字符串的首地址 |
| 返回值（成功） | 返回转换后的整数 |
| 返回值（失败） | 返回 0；如果转换后整数超出 int 范围，则行为未定义 |