Linux系统---进程间通信与管道入门

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一、进程间通信

1.进程间通信的目的

1.数据传输：一个进程需要把他的数据传给另外一个进程。

2.资源共享：多个进程之间共享同样的资源。

3.通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件（如进程终止时要通知父进程）。

4.进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。

2.进程间通信发展

最早的进程间通信方式是使用操作系统提供的共享内存和消息队列机制。共享内存允许多个进程将同一段内存映射到它们自己的地址空间，从而实现数据共享；消息队列则允许进程通过发送和接收消息来进行通信。

随着网络技术的发展，进程间通信也逐渐向网络通信发展。网络通信使得不同计算机上的进程能够进行跨机器的通信和协作。常见的网络通信方式包括套接字（socket）、远程过程调用（RPC）和消息传递接口（MPI）等。

近年来，随着多核处理器和分布式计算的普及，进程间通信的需求也越来越高。为了提高通信效率和方便编程，各种新的进程间通信技术应运而生。例如，管道（Pipe）和FIFO允许两个相关进程之间进行通信；信号量（Semaphore）和互斥锁（Mutex）等同步机制可以确保多个进程之间的正确协作；套接字和远程过程调用等技术允许分布在不同计算机上的进程进行通信。

3.进程间通信分类

管道

1.匿名管道pipe

2.命名管道

System V IPC

1.System V 消息队列

2.System V 共享内存

3.System V 信号量

POSIX IPC

1.消息列队

2.共享内存

3.信号量

4.互斥量

5.条件变量

6.读写锁

二、管道

1.管道简介

在Linux中，管道（pipeline）是一种机制，用于将一个命令的输出作为另一个命令的输入。通过使用管道，可以将多个命令组合在一起，以便实现更复杂的操作。

在命令行中，使用竖线符号（ | ）来表示管道。

2.匿名管道

#include <unistd.h>

功能:创建一无名管道

原型

int pipe(int fd[2]);

参数

fd：文件描述符数组,其中fd[0]表示读端, fd[1]表示写端

返回值:成功返回0，失败返回错误代码

实例代码：

从键盘读取数据，写入管道，读取管道，写到屏幕

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main( void )
{
    int fds[2];
    char buf[100];
    int len;
    if ( pipe(fds) == -1 )
    perror("make pipe"),exit(1);
    // read from stdin
    while ( fgets(buf, 100, stdin) ) 
    {
        len = strlen(buf);
        // write into pipe
        if ( write(fds[1], buf, len) != len ) 
        {
            perror("write to pipe");
            break;
        }
        memset(buf, 0x00, sizeof(buf));
        
        // read from pipe
        if ( (len=read(fds[0], buf, 100)) == -1 ) 
        {
            perror("read from pipe");
            break;
        }
        // write to stdout
        if ( write(1, buf, len) != len ) 
        {
            perror("write to stdout");
            break;
        }
    }
}