c语言有名管道fifo管道的用法

c语言有名管道fifo管道的用法
【C语言有名管道（FIFO管道）的用法】
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【引言】
C语言是一种广泛应用于系统软件开发的编程语言，拥有丰富的库函数和系统调用接口。

在C语言中，有名管道（也称为FIFO管道）是一种特殊的文件类型，用于实现不同进程之间的通信。

本文将一步一步详细介绍C语言有名管道（FIFO 管道）的用法，以帮助读者更好地理解和使用该功能。

【目录】
一、什么是有名管道
二、有名管道的创建
三、有名管道的打开和关闭
四、有名管道的读写操作
五、有名管道的进程间通信
六、有名管道的应用示例
七、有名管道的优缺点
八、总结
【一、什么是有名管道】
有名管道是一种特殊的文件类型，在文件系统中以文件的形式存在。

它是C语
言用于进程间通信的一种方式，可以实现不同进程之间的数据传输。

有名管道是一种半双工的通信机制，允许一个进程写入数据到管道，同时另一个进程从管道中读取数据。

有名管道适用于在不相关的进程之间进行通信，特别是父子进程之间。

【二、有名管道的创建】
要创建一个有名管道，首先需要使用C语言库函数mkfifo来创建一个文件节点（相当于管道的入口）。

mkfifo函数的原型如下：
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
其中，pathname代表要创建的有名管道的文件路径，mode用于设置管道的权限。

例如，以下代码会创建一个名为myfifo的有名管道：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int main() {
mkfifo("myfifo", 0666);
return 0;
}
运行该程序后，系统中将会被创建一个名为myfifo的有名管道。

【三、有名管道的打开和关闭】
打开一个有名管道以进行读取和写入操作，可以使用C语言库函数open。

open 函数的原型如下：
int open(const char *pathname, int flags);
其中，pathname代表要打开的有名管道的文件路径，flags用于指定打开管道的方式（只读、只写、读写）。

例如，以下代码用于打开myfifo管道，并指定为只读方式：
#include <fcntl.h>
int main() {
int fd = open("myfifo", O_RDONLY);
...
close(fd);
return 0;
}
在读取或写入完毕后，需要使用close函数关闭有名管道。

close函数的原型如下：
int close(int fd);
其中，fd代表要关闭的有名管道的文件描述符。

【四、有名管道的读写操作】
有名管道的读写操作与普通文件的读写操作类似。

可以使用C语言库函数read 和write来实现数据的读取和写入。

read函数的原型如下：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
其中，fd代表要读取的有名管道的文件描述符，buf用于存储读取的数据，count 代表要读取的数据的字节数。

以下代码用于从myfifo管道中读取数据并输出：
#include <unistd.h>
int main() {
int fd = open("myfifo", O_RDONLY);
char buffer[1024];
ssize_t size = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
write(STDOUT_FILENO, buffer, size);
close(fd);
return 0;
}
write函数的原型如下：
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
其中，fd代表要写入的有名管道的文件描述符，buf中存储要写入的数据，count 代表要写入的数据的字节数。

以下代码用于向myfifo管道中写入数据：
#include <unistd.h>
int main() {
int fd = open("myfifo", O_WRONLY);
char *message = "Hello, Fifo!";
write(fd, message, strlen(message));
close(fd);
return 0;
}
【五、有名管道的进程间通信】
在有名管道中，数据的读取和写入是通过文件描述符来实现的，因此可用于不相关的进程间通信。

例如，在父子进程间进行通信，父进程可以将数据写入管道，子进程可以读取该数据。

以下代码用于父子进程间的通信：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main() {
pid_t pid = fork();
if(pid == 0) {
子进程
int fd = open("myfifo", O_RDONLY);
char buffer[1024];
ssize_t size = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
write(STDOUT_FILENO, buffer, size);
close(fd);
} else {
父进程
int fd = open("myfifo", O_WRONLY);
char *message = "Hello, Fifo!";
write(fd, message, strlen(message));
close(fd);
}
return 0;
}
在上述代码中，父进程向myfifo管道中写入数据，子进程从管道中读取数据并输出。

【六、有名管道的应用示例】
有名管道可以应用于各种场景，例如，用于实现多进程之间的数据共享、进程间的同步等。

以下是一个使用有名管道进行多进程数据共享的简单示例：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
mkfifo("myfifo", 0666);
pid_t pid = fork();
if(pid == 0) {
子进程1，向管道中写入数据
int fd = open("myfifo", O_WRONLY);
char *message = "Hello from Child Process 1!";
write(fd, message, strlen(message));
close(fd);
} else if(pid > 0) {
父进程，等待子进程1写入数据
sleep(1);
int fd = open("myfifo", O_RDONLY);
char buffer[1024];
ssize_t size = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
write(STDOUT_FILENO, buffer, size);
close(fd);
创建子进程2，从管道中读取数据
pid_t pid2 = fork();
if(pid2 == 0) {
子进程2
int fd = open("myfifo", O_RDONLY);
char buffer[1024];
ssize_t size = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
write(STDOUT_FILENO, buffer, size);
close(fd);
} else if(pid2 > 0) {
父进程，等待子进程2读取数据
sleep(1);
int fd = open("myfifo", O_WRONLY);
char *message = "Hello from Child Process 2!";
write(fd, message, strlen(message));
close(fd);
} else {
perror("fork");
exit(1);
}
} else {
perror("fork");
exit(1);
}
return 0;
}
在上述示例中，首先创建了一个名为myfifo的有名管道。

然后创建了两个子进
程，子进程1向管道中写入数据，父进程等待子进程1写入数据后，再创建子进程2从管道中读取数据。

最后，父进程等待子进程2读取数据后，向管道中写入数据。

【七、有名管道的优缺点】
有名管道作为进程间通信的一种方式，具有如下优点：
1. 方便：有名管道是基于文件的通信方式，使用简单，与普通文件操作类似。

2. 高效：有名管道的数据传输效率较高，适用于大量数据的读写。

3. 灵活：有名管道可以应用于不相关的进程之间的通信，实现了进程间的独立性。

然而，有名管道也存在一些缺点：
1. 顺序依赖：有名管道是半双工通信机制，一个进程是读取方，另一个进程是写入方，两者不能同时读写，需要顺序依赖。

2. 阻塞：当有名管道已满时，写入进程会被阻塞，直到有足够的空间用于写入数据。

同样，当有名管道为空时，读取进程会被阻塞，直到有数据可供读取。

【八、总结】
C语言有名管道（FIFO管道）是进程间通信的一种方式，可以实现不同进程之间的数据传输。

通过使用mkfifo创建管道，使用open打开管道，使用read 和write进行数据的读写操作，可以有效地实现进程间的通信。

有名管道可以应
用于多种场景，提供了进程间的数据共享和同步功能。

然而，有名管道也存在顺序依赖和阻塞等缺点，需要根据具体需求进行合理的使用。

希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解和使用C语言有名管道。