Github:https://github.com/Xxianglei
编写程序实现父子进程的管道通信。用系统调用pipe( )建立一个管道，二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话，父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示.
一、什么是管道
UNIX系统在OS的发展上，最重要的贡献之一便是该系统首创了管道（pipe）。这也是UNIX系统的一大特色。
所谓管道，是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者—消费者方式进行通信的一个共享文件，又称为pipe文件。由写进程从管道的写入端（句柄1）将数据写入管道，而读进程则从管道的读出端（句柄0）读出数据。
二、管道的类型：
1.有名管道
一个可以在文件系统中长期存在的、具有路径名的文件。用系统调用mknod( )建立。它克服无名管道使用上的局限性，可让更多的进程也能利用管道进行通信。因而其它进程可以知道它的存在，并能利用路径名来访问该文件。对有名管道的访问方式与访问其他文件一样，需先用open( )打开。
2、无名管道
一个临时文件。利用pipe( )建立起来的无名文件（无路径名）。只用该系统调用所返回的文件描述符来标识该文件，故只有调用pipe( )的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符，才能利用该文件（管道）进行通信。当这些进程不再使用此管道时，核心收回其索引结点。
二种管道的读写方式是相同的，本文只讲无名管道。
3、pipe文件的建立
分配磁盘和内存索引结点、为读进程分配文件表项、为写进程分配文件表项、分配用户文件描述符
4、读/写进程互斥
内核为地址设置一个读指针和一个写指针，按先进先出顺序读、写。
为使读、写进程互斥地访问pipe文件，需使各进程互斥地访问pipe文件索引结点中的直接地址项。因此，每次进程在访问pipe文件前，都需检查该索引文件是否已被上锁。若是，进程便睡眠等待，否则，将其上锁，进行读/写。操作结束后解锁，并唤醒因该索引结点上锁而睡眠的进程。
三、所涉及的系统调用
1、pipe( )
建立一无名管道。
系统调用格式
pipe(filedes)
参数定义
int pipe(filedes);
int filedes[2];
其中，filedes[1]是写入端，filedes[0]是读出端。
该函数使用头文件如下：
#include <unistd.h>
#inlcude <signal.h>
#include <stdio.h>
2、read( )
系统调用格式
read(fd,buf,nbyte)
功能：从fd所指示的文件中读出nbyte个字节的数据，并将它们送至由指针buf所指示的缓冲区中。如该文件被加锁，等待，直到锁打开为止。
- 参数定义
int read(fd,buf,nbyte);
int fd;
char *buf;
unsigned nbyte;
3、write( )
系统调用格式
write(fd,buf,nbyte)
功能：把nbyte 个字节的数据，从buf所指向的缓冲区写到由fd所指向的文件中。如文件加锁，暂停写入，直至开锁。
- 参数定义
int read(fd,buf,nbyte);
int fd;
char *buf;
unsigned nbyte;
四、管道如何实现进程间的通信
（1）父进程创建管道，得到两个⽂件描述符指向管道的两端
（2）父进程fork出子进程，⼦进程也有两个⽂件描述符指向同⼀管道。
（3）父进程关闭fd[0],子进程关闭fd[1]，即⽗进程关闭管道读端,⼦进程关闭管道写端（因为管道只支持单向通信）。⽗进程可以往管道⾥写,⼦进程可以从管道⾥读,管道是⽤环形队列实现的,数据从写端流⼊从读端流出,这样就实现了进程间通信。
4.1代码实现 (同时测试缓冲区的大小)
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/wait.h> /*子写父读，互斥访问*/
int pid1,pid2;
int main( )
{
int fd[2];
char inpipe[100];
pipe(fd); /*创建一个管道*/
while ((pid1=fork( ))==-1);
if(pid1==0)
{
lockf(fd[1],1,0);
sleep(3);
write(fd[1],"son1:HelloWorld\n",15); /*向管道写长为50字节的串*/
lockf(fd[1],0,0); //文件描述 锁定和解锁 0表示从文件的当前位置到文件尾。
exit(0);
}
else
{
while((pid2=fork( ))==-1);
if(pid2==0)
{ int i=0;
lockf(fd[1],1,0); /*互斥*/
sleep(3);
write(fd[1],"son2:HelloWorld\n",15);
while(++i){
write(fd[1],"son2:HelloWorld",15);
printf("%dKb\n",15*i/1024);
}
lockf(fd[1],0,0);
exit(0);
}
else
{
printf("父进程准备读取管道中的内容！\n");
wait(0); /*同步 阻塞父进程*/
/*从管道中读长为15字节的串*/
/*read(fd[0],inpipe,15);
printf("%s ",inpipe);
read(fd[0],inpipe,15);
printf("%s\n",inpipe);
exit(0);*/
}
}
}
运行结果 父进程准备读取管道中的内容！
son1:HelloWorld
son2:HelloWorld
五、管道读取数据的四种的情况
读端不读，写端一直写
写端不写，但是读端一直读
读端一直读，且fd[0]保持打开，而写端写了一部分数据不写了，并且关闭fd[1]
读端读了一部分数据，不读了且关闭fd[0]，写端一直在写且f[1]还保持打开状态
六、管道特点
- 管道只允许具有血缘关系的进程间通信，如父子进程间的通信。
- 管道只允许单向通信。
- 管道内部保证同步机制，从而保证访问数据的一致性。
- 面向字节流
- 管道随进程，进程在管道在，进程消失管道对应的端口也关闭，两个进程都消失管道也消失。
总结：
如果一个管道的写端一直在写，而读端的引⽤计数是否⼤于0决定管道是否会堵塞，引用计数大于0，只写不读再次调用write会导致管道堵塞；
如果一个管道的读端一直在读，而写端的引⽤计数是否⼤于0决定管道是否会堵塞，引用计数大于0，只读不写再次调用read会导致管道堵塞；
而当他们的引用计数等于0时，只写不读会导致写端的进程收到一个SIGPIPE信号，导致进程终止，只写不读会导致read返回0,就像读到⽂件末尾⼀样。
部分内容转载至：https://blog.csdn.net/skyroben/article/details/71513385