linux下的有名管道文件读写操作

前言说明：

宿主主机系统：window 7 旗舰版

虚拟机：VMware 10.0.4

操作平台：Ubuntu 12.04

本文代码在个人电脑可以运行，不确保在其他平台可以正确运行

这两天在学进程通信，学到管道通信，弄了有两天，今天才算能弄个明白，赶紧写来保存方便然后查看，如果能帮到大家就更好了。

1、介绍：管道文件是linux下的一种特殊缓存文件（linux的文件其实都是对应底层的一种设备，管道文件和普通文件，一般对应的是我们的磁盘设备）所谓缓存就是只会存在于进程执行的时候，进程关闭管道文件也关闭了，这与普通文件不一样，普通文件会一直存在的。管道文件是linux特有的，windows下是没有的，所以当你在linux的共享目录下建立管道文件是不可行的（特别注意，管道文件没有文件后缀，里面也没有保留东西，她就好像是自来水管，这一刻流进去的，下一秒就会流出来，不会停留在里面的）

管道文件分为有名管道和无名管道。

无名管道：是指没有文件节点的管道文件，只能用于有亲缘关系的进程间的通信

有名管道：是指有文件节点的管道文件，能用于没有亲缘关系和有亲缘关系的进程间的通信

划重点：什么是文件节点（看的很多博客都没有说到这个问题提一下）

linux下的管道文件是一种树形结构的，树形结构我们都知道，要找到当前内容的下一个内容我们需要知道一个根节点，通过根节点来遍历找到下一个对象。而我们上面说的文件加点就是这个根节点。因为无名管道没有根节点，要想找到一个对象，必须直接找到她，或者通过其中的亲缘关系找到她，就好比如，你跟你父亲之间不需要第三个中间的人就可以直接认识通信一样。（关于无名管道会专门写一篇blog，这里主要介绍有名管道）

有名管道有文件节点的意思即是说，两个进程不需要任何关系也可以通信，因为他们有节点联系，可以通过节点遍历找到需要通信的两个进程，然后进行通信。这个关系就好比如，你跟我认识，但是我不认识你朋友，我跟你的朋友交流我需要通过你这个节点来找到你朋友，才能建立通信。

2、创建有名管道

mkfifo函数

头文件

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

原型

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode)

成功返回0，失败返回-1

第一个参数是存放的有名管道的路径，包含了有名管道文件的名字，例如："/tmp/myfifo"的意思就是，在tmp目录下创建了一个名为myfifo的管道文件。但是，如果你写成"/mnt/hgfs/share/myfifo"就会失败，这个是共享目录，链接到windows所以会失败。

第二个参数是读写权限，是个八进制的数，这个以后会花时间写，本文的读写权限为0777（可读可写可执行）

创建成功的管道文件，就可以把他当做是普通文件一样进行操作（但是本质上两者不同）可操作如下：

open()

read()

write()

close()

3、实例 有不少的文章说管道文件只能以读写的方式打开，这个说法是正确的

1、假设有名管道文件以读或写的方式打开。我们知道管道文件是有出入口的（有名管道和普通文件一样共用一个出入口，只要一个文件标识符，无名管道有两个标识符，一个入口一个出口，分开的。）读写的方式打开，就代表，一个进程自己把东西写进管道，再读出来给自己用，这个意义就不大了，管道是用来给两个进程的通信，不是这样用的。网上的说法说“只能以读或写的方式打开“是对的

2、但是有些人在代码实现上面就出现了错误 点击打开链接

写操作

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <limits.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h> 

int main()
{
    const char *fifo_name = "/tmp/my_fifo";
    int pipe_fd = -1;
    int data_fd = -1;
    int res = 0;
    const int open_mode = O_WRONLY | O_NONBLOCK;
    int bytes_sent = 0;
    char buffer[PIPE_BUF + 1];
    int bytes_read = 0;

    if(access(fifo_name, F_OK) == -1)
    {
        printf ("Create the fifo pipe.\n");
        res = mkfifo(fifo_name, 0777);

        if(res != 0)
        {
            fprintf(stderr, "Could not create fifo %s\n", fifo_name);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    printf("Process %d opening FIFO O_WRONLY\n", getpid());
    pipe_fd = open(fifo_name, open_mode);
    printf("Process %d result %d\n", getpid(), pipe_fd);
	printf("%d\n",pipe_fd);

    if(pipe_fd != -1)
    {
        bytes_read = 0;
        data_fd = open("Data.txt", O_RDONLY);
        if (data_fd == -1)
        {
            close(pipe_fd);
            fprintf (stderr, "Open file[Data.txt] failed\n");
            return -1;
        }

        bytes_read = read(data_fd, buffer, PIPE_BUF);
        buffer[bytes_read] = '\0';
        while(bytes_read > 0)
        {

            res = write(pipe_fd, buffer, bytes_read);
            if(res == -1)
            {
                fprintf(stderr, "Write error on pipe\n");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }

            bytes_sent += res;
            bytes_read = read(data_fd, buffer, PIPE_BUF);
            buffer[bytes_read] = '\0';
        }

        close(pipe_fd);
        close(data_fd);
    }
    else
        exit(EXIT_FAILURE);

    printf("Process %d finished\n", getpid());
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

pipe_fd 是定义的文件操作符，我们知道，open函数打开成功返回的是0，失败返回-1；上面返回-1说明文件打开失败

为什么会打开失败呢？因为程序没有阻塞在open()函数里面，程序一直执行到后面直接close文件了。有名管道文件关闭了就不存在内容了，所以返回失败。

说明：源代码没有该打印语句，个人加上去测试的，具体点击链接查看别人的源代码

怎么修改呢？如下：

 const int open_mode = O_WRONLY | O_NONBLOCK;

修改为

 const int open_mode = O_WRONLY

结果：

可以看见，程序暂停了，阻塞在open函数里面，这才算是成功打开的操作

读操作

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <limits.h>
#include <string.h>

int main()
{
    const char *fifo_name = "/tmp/my_fifo";
    int pipe_fd = -1;
    int data_fd = -1;
    int res = 0;
    int open_mode = O_RDONLY | O_NONBLOCK;
    char buffer[PIPE_BUF + 1];
    int bytes_read = 0;
    int bytes_write = 0;

    memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));

    printf("Process %d opening FIFO O_RDONLY\n", getpid());
    pipe_fd = open(fifo_name, open_mode);
    data_fd = open("DataFormFIFO.txt", O_WRONLY|O_CREAT, 0644);
    

    if (data_fd == -1)
    {
        fprintf(stderr, "Open file[DataFormFIFO.txt] failed\n");
        close(pipe_fd);
        return -1;
    }

    printf("Process %d result %d\n",getpid(), pipe_fd);
    if(pipe_fd != -1)
    {
        do
        {
            res = read(pipe_fd, buffer, PIPE_BUF);
            bytes_write = write(data_fd, buffer, res);
            bytes_read += res;
        }while(res > 0);

        close(pipe_fd);
        close(data_fd);
    }
    else
        exit(EXIT_FAILURE);

     printf("Process %d finished, %d bytes read\n", getpid(), bytes_read);
     exit(EXIT_SUCCESS);
}

读操作同样是这个问题，

int open_mode = O_RDONLY | O_NONBLOCK;

修改为：

int open_mode = O_RDONLY;

最后再开一个终端，运行读操作（注意不要把之前写操作的终端关闭），最后结过如下：

当然他的最后结果对不对不是我谈论的范围，我只是告诉读者正确打开方式

总结一下：

管道文件的特殊性，要求管道文件要在读写的时候，先阻塞在写操作的open函数，当有读操作进来的时候，通信链路建立，写操作开始往管道里写东西，写完成之后，在读操作会把东西读出来，最后两个进程都正常结束退出。注意当你读完一次之后再去读管道文件的时候，是会失败的，因为我前面说过，管道就像是水管，流出去之后就没有了，read完成里面就没东西了。

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参考文献

1、https://www.cnblogs.com/fangshenghui/p/4039805.html

2、https://blog.csdn.net/best_fiends_zxh/article/details/52923560

3、https://blog.csdn.net/xqhrs232/article/details/53636364