TCP/IP网络编程之进程与间通信

进程间通信基本概念

进程间通信意味着两个不同进程间可以交换数据，为了完成这一点，操作系统中应提供两个进程可以同时访问的内存空间。但我们知道，进程具有完全独立的内存结构，就连通过fork函数创建的子进程也不会和父进程共享内存，因此，进程间通信只能通过其他特殊方法完成。

基于管道实现进程间通信

图1-1表示基于管道(PIPE)的进程间通信结构模型

图1-1 基于管道的进程间通信模型

从图1-1可以看到，为了完成进程间通信，需要创建管道。管道并非属于进程资源，而是和套接字一样，属于操作系统资源(也就不是fork函数的复制对象)。下面介绍创建管道函数

#include 
int pipe (int filedes[2]);//成功时返回0，失败时返回-1 

• filedes[0]：通过管道接收数据时使用的文件描述符，即管道出口
• filedes[1]：通过管道传输数据时使用的文件描述符，即管道入口

以长度为2的int数组地址值作为参数调用上述函数时，数组中存有两个文件描述符，它们将被用作管道的出口和入口。父进程调用该函数时将创建管道，同时获取对应于出入口的文件描述符，此时父进程可以读写同一管道。但父进程的目的是与子进程进行数据交换，因此需要将入口和出口中的一个文件描述符传递给子进程，如何完成传递呢?答案还是调用fork函数。

pipe1.c 
#include <stdio.h> 
#include <unistd.h> 
#define BUF_SIZE 30 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
int fds[2]; 
char str[] = "Who are you?"; 
char buf[BUF_SIZE]; 
pid_t pid; 
pipe(fds); 
pid = fork(); 
if (pid == 0) 
{ 
write(fds[1], str, sizeof(str)); 
} 
else 
{ 
read(fds[0], buf, BUF_SIZE); 
puts(buf); 
} 
return 0; 
} 

• 第12行：调用pipe函数创建管道，fds数组中保存用于I/O的文件描述符
• 第13行：接着调用fork函数，子进程将同时拥有通过12行函数调用获取的两个文件描述符。注意!复制的并非管道，而是用于管道I/O的文件描述符。至此，父子进程同时拥有I/O文件描述符
• 第16、20行：子进程通过第16行代码向管道传递字符串，父进程通过第20行代码从管道接收字符串

编译pipe1.c并运行

# gcc pipe1.c -o pipe1 
# ./pipe1 
Who are you? 

上述示例中的通信方法及路径如图1-2所示，重点在于，父子进程都可以访问管道的I/O路径，但子进程仅用输入路径，父进程仅用输出路径

图1-2 示例pipe1.c的通信路径

以上就是管道的基本原理及通信方法，应用管道时还有一部分内容需要注意，通过双向通信示例进一步说明

通过管道进行进程间双向通信

下面创建两个进程通过一个管道进行双向数据交换的示例，其通信方式如图1-3所示

图1-3 双向通信模型1

从图1-3可以看出，通过一个管道可以进行双向通信，但采用这种模型需格外小心，先给出示例，稍后再讨论。

pipe2.c

#include <stdio.h> 
#include <unistd.h> 
#define BUF_SIZE 30 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
int fds[2]; 
char str1[] = "Who are you?"; 
char str2[] = "Thank you for your message"; 
char buf[BUF_SIZE]; 
pid_t pid; 
pipe(fds); 
pid = fork(); 
if (pid == 0) 
{ 
write(fds[1], str1, sizeof(str1)); 
sleep(2); 
read(fds[0], buf, BUF_SIZE); 
printf("Child proc output: %s n", buf); 
} 
else 
{ 
read(fds[0], buf, BUF_SIZE); 
printf("Parent proc output: %s n", buf); 
write(fds[1], str2, sizeof(str2)); 
sleep(3); 
} 
return 0; 
} 

• 第17~20行：子进程运行区域，通过第17行行传输数据，通过第19行接收数据。第18行的sleep函数至关重要，这一点稍后再讨论
• 第24~26行：父进程的运行区域，通过第24行接收数据，这是为了接收第17行子进程传输的数据。另外通过第26行传输数据，这些数据将被第19行的子进程接收
• 第27行：父进程先终止时会弹出命令提示符，这时子进程仍然在工作，故不会产生问题。这条语句主要是为了防止子进程终止前弹出命令提示符(故可删除)

（编辑：核心网）

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