命名管道：简单案例实现

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本博客主要内容讲解了什么是命名管道，匿名管道和命名管道的区别，并且实现了一个案例来实践操作

文章目录

  • Linux命名管道
    • 1.概念
    • 2.创建一个命名管道
    • 3.匿名管道与命名管道的区别
    • 4.我们实现一个即时的输入输出
    • 5.完整代码

Linux命名管道

1.概念

  • 管道应用的一个限制就是只能在具有共同祖先（具有亲缘关系）的进程间通信
  • 如果我们想在不相关的进程之间交换数据，可以使用FIFO文件来做这项工作，它经常被称为命名管道
  • 命名管道是一种特殊类型的文件

2.创建一个命名管道

  • 命名管道可以从命令行上创建，命令行方法是使用下面这个命令 ：

    mkfifo filename

    image-20231128174723565

    见见猪跑：

    向管道写入：echo hello > fifo:我们发现程序卡住了，细节是我们查看fifo的文件的大小的时候，它却是0，因为我们知道管道是内存级文件，他的内容不会刷新到磁盘，所以我们看到的文件大小就是0，当我们cat < fifo也就是将fifo中的内容重定向输出到cat中打印出了hello。

image-20231128193005159

那么上面的操作，是通过一个管道文件，让两个无关的进程实现的进程间的通信。那么我们知道进程间的通信就是要让两个进程看到同一个文件，那么这里我们是如何做到同一个文件呢？答案是路径，文件的唯一性就是由路径表示的！

那么我们到底是如何使用命名管道实现两个进程间的通信的：

①我们需要创建一个管道文件

这里我们需要用到一个系统接口mkfifo

image-20231128204130327

#include<iostream>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>
#include<cerrno>#include "comm.hpp"using namespace std;
int main()
{
//1.创建管道文件，我们今天只需要创建一次
int n  = mkfifo(filename.c_str(),mode);
if(n != 0) //创建失败
{cout << errno << " : "<< strerror(errno)<<  endl;return 1;
}return 0;
}

运行一下：

我们发现确实创建了文件：但是文件的权限却不是我们想要的0666，其实我们一下就能看出来原因是我们的umask不为零影响到了结果

image-20231128204311535

我们查看一个操作系统的接口：umask

image-20231128204715405

#include<iostream>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>
#include<cerrno>#include "comm.hpp"using namespace std;
int main()
{
//1.创建管道文件，我们今天只需要创建一次
umask(0); //只影响当前进程的umask
int n  = mkfifo(filename.c_str(),mode);
if(n != 0) //创建失败
{cout << errno << " : "<< strerror(errno)<<  endl;return 1;
}return 0;
}

运行一下看看：
image-20231128204930740

②让读写端进程分别按照自己的需求打开文件

 //1.不需要创建管道文件，我只需要打开对应的文件即可！int wfd = open(filename.c_str(), O_WRONLY);if(wfd < 0){cerr << errno << " : "<< strerror(errno)<<  endl;return 1;}//1.创建管道文件，我们今天只需要创建一次umask(0); //只影响当前进程的umaskint n  = mkfifo(filename.c_str(),mode);if(n != 0) //创建失败{cout << errno << " : "<< strerror(errno)<<  endl;return 1;}

③开始通信

//3.开始通信char buffer[NUM];while(true){buffer[0] = 0; //初始化第一个位置为\0//读文件ssize_t n = read(rfd, buffer, sizeof(buffer) - 1);if(n > 0){//读成功了buffer[n] = 0;printf("%s\n", buffer);fflush(stdout);}else if(n == 0){//写端关闭cout << "client quit, me too" << endl;break;}else{//错误cout << errno << " : "<< strerror(errno)<<  endl;return 1;}}//2.开始通信char buffer[NUM];while(true){cout << "请输入要写入的信息#";char* msg = fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);assert(msg);(void)msg;buffer[strlen(buffer) - 1] = 0;//当我们写入quit的时候退出写端if(strcasecmp(buffer, "quit") == 0) break;ssize_t n = write(wfd, buffer, strlen(buffer));assert(n >= 0); (void)n;}

运行结果：

image-20231128223524668

3.匿名管道与命名管道的区别

  • 匿名管道由pipe函数创建并打开。
  • 命名管道由mkfifo函数创建，打开用open
  • FIFO（命名管道）与pipe（匿名管道）之间唯一的区别在它们创建与打开的方式不同，一但这些工作完成之后，它们具有相同的语义

4.我们实现一个即时的输入输出

就是我们输入管道的时候不用回车，而是选用输入一个字符就从管道输出：

我们要在client.cc端改变其向文件写入的方式，我们读取到字符c中，然后没输入一个字符就同步；

    while(true){system("stty raw");  // 使终端驱动处于一次一字符模式char c = getchar();system("stty cooked");// 使终端驱动回到一次一行模式 ssize_t n = write(wfd, &c, sizeof(char));assert(n >= 0); (void)n;}

运行结果：

打印结果

5.完整代码

client.cc

#include<iostream>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<cerrno>
#include<cassert>
#include"comm.hpp"using namespace std;
int main()
{//1.不需要创建管道文件，我只需要打开对应的文件即可！int wfd = open(filename.c_str(), O_WRONLY);if(wfd < 0){cerr << errno << " : "<< strerror(errno)<<  endl;return 1;}//2.开始通信char buffer[NUM];while(true){// cout << "请输入要写入的信息#";// char* msg = fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);// assert(msg);// (void)msg;// buffer[strlen(buffer) - 1] = 0;system("stty raw");  // 使终端驱动处于一次一字符模式char c = getchar();system("stty cooked");// 使终端驱动回到一次一行模式 // //当我们写入quit的时候退出写端// if(strcasecmp(buffer, "quit") == 0) break;ssize_t n = write(wfd, &c, sizeof(char));assert(n >= 0); (void)n;}return 0;
}

server.cc

#include<iostream>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<cerrno>#include "comm.hpp"using namespace std;
int main()
{//1.创建管道文件，我们今天只需要创建一次umask(0); //只影响当前进程的umaskint n = mkfifo(filename.c_str(),mode);if(n != 0) //创建失败{cout << errno << " : "<< strerror(errno)<<  endl;return 1;}cout << "创建文件成功！"<< endl;//2.打开文件int rfd = open(filename.c_str(), O_RDONLY);if(rfd < 0) //打开错误{cout << errno << " : "<< strerror(errno)<<  endl;return 2;}cout << "打开管道成功" << endl;//3.开始通信char buffer[NUM];while(true){buffer[0] = 0; //初始化第一个位置为\0//读文件ssize_t n = read(rfd, buffer, sizeof(buffer) - 1);if(n > 0){//读成功了printf("%c", buffer[0]);fflush(stdout);}else if(n == 0){//写端关闭cout << "client quit, me too" << endl;break;}else{//错误cout << errno << " : "<< strerror(errno)<<  endl;return 1;}}//4.关闭文件close(rfd);unlink(filename.c_str());return 0;
}

comm.hpp

#pragma once#include <iostream>
#include <string>using namespace std;#define NUM 65535 //管道缓冲区大小string filename = "./fifo"; //文件名
mode_t mode = 0666; //打开方式

到这本篇博客的内容就到此结束了。
如果觉得本篇博客内容对你有所帮助的话，可以点赞，收藏，顺便关注一下！
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