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1 有名管道介绍

有名管道（Named Pipe），也称为 FIFO（First In First Out），是 Linux 进程间通信（IPC）的一种方式。FIFO 不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以 FIFO 的文件形式存在于文件系统中。这样，即使与 FIFO 的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过 FIFO 相互通信（能够访问该路径的进程以及 FIFO 的创建进程之间），因此，通过 FIFO 不相关的进程也能交换数据。

它与匿名管道的核心区别在于：

匿名管道仅适用于有亲缘关系的进程（如父子进程），而有名管道允许任意进程（即使无亲缘关系）通过文件系统路径进行通信。
有名管道在文件系统中有一个持久化的节点（类似于文件），而匿名管道是临时的，仅存在于内存中。

2 shell 编程应用

打开一个终端A 发送信息

# 创建命名管道
mkfifo mypipe
# 进程 A 写入数据
echo "Hello from Process A" > mypipe

打开一个终端B 接收信息

# 进程 B 读取数据
cat mypipe

在终端A或者终端B中要删除有名管道，需要手动删除

rm mypipe

3 进程中有名管道用到函数

3.1 mkfifo 函数

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)

其中输入形参：
pathname：FIFO 文件的路径（如 “/tmp/myfifo”）。
mode：权限模式（如 0666，表示所有用户可读写）, mkfifo()建立的 FIFO 文件其他进程都可以用读写一般文件的方式存取。

具体案例如下：

mkfifo("/tmp/myfifo", S_IFIFO | 0666);  // S_IFIFO 可省略，因 mkfifo 已隐含

返回值：
成功返回 0，失败返回 -1 并设置 errno。
mkfifo()会依参数 pathname 建立特殊的 FIFO 文件，该文件必须不存在。

3.2 删除函数

可以利用停止信号，来触发删除函数，否则需要手动删除

unlink(const char * pathname);  // 删除 FIFO 文件

有可能存在残留的情况，最好程序启动的时候，删除残留。

if (access("/tmp/myfifo", F_OK) == 0) {unlink("/tmp/myfifo");
}

3.3 其它文件操作函数说明

只读方式打开，默认阻塞模式

int fd = open("/tmp/myfifo", O_RDONLY ); // 阻塞模式打开

只读方式打开，采用非阻塞方式

int fd = open("/tmp/myfifo", O_RDONLY | O_NONBLOCK); // 非阻塞模式打开

以只写方式打开，默认采用阻塞模式

int fd = open("/tmp/myfifo", O_WRONLY ); // 阻塞模式打开

如果没有写入端，open() 会立即返回 -1，并设置 errno = ENXIO。

3.4 阻塞与非阻塞模式说明

在这里插入图片描述

3.5 注意事项

需要轮询（polling）的 IPC 通信。
避免死锁（如双向通信时双方都在等待对方）。
如果需要双工通讯，需要创建两个管道。

3.6 总结

在这里插入图片描述

4 代码演示

4.1 单工通讯

4.1.1 发送端

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>#define FIFO_PATH "/tmp/myfifo"int main() {// 创建 FIFO（如果不存在）if (mkfifo(FIFO_PATH, 0666) == -1) {perror("mkfifo failed");// 如果已存在，继续使用（不报错）}// 打开 FIFO（阻塞模式，等待读取端连接）int fd = open(FIFO_PATH, O_WRONLY);if (fd == -1) {perror("open failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 写入数据char *msg = "Hello from writer!";if (write(fd, msg, strlen(msg) + 1) == -1) {perror("write failed");} else {printf("Writer sent: %s\n", msg);}close(fd);return 0;
}

4.1.2 接收端

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>#define FIFO_PATH "/tmp/myfifo"int main() {// 创建 FIFO（如果不存在）if (mkfifo(FIFO_PATH, 0666) == -1) {perror("mkfifo failed");// 如果已存在，继续使用（不报错）}// 打开 FIFO（阻塞模式，等待写入端连接）int fd = open(FIFO_PATH, O_RDONLY);if (fd == -1) {perror("open failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 读取数据char buf[100];ssize_t bytes_read = read(fd, buf, sizeof(buf));if (bytes_read == -1) {perror("read failed");} else {printf("Reader received: %s\n", buf);}close(fd);// 程序退出后删除 FIFO（可选）unlink(FIFO_PATH);return 0;
}

4.2 双工通讯

下面用server 发送，client 接收实现全双工通讯。

4.2.1 服务器代码

server.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#define FIFO_READ "readfifo"
#define FIFO_WRITE "writefifo"
#define BUF_SIZE 1024
int main(void)
{int wfd,rfd;char buf[BUF_SIZE];int len;umask(0);if(mkfifo(FIFO_WRITE,S_IFIFO|0666)){printf("can't create FIFO %s beause %s",FIFO_WRITE,strerror(errno));exit(1);}umask(0);
wfd = open(FIFO_WRITE,O_WRONLY);
if(wfd == -1){
printf("open FIFO %s error :%s",FIFO_WRITE,strerror(errno));
exit(1);
}
while((rfd = open(FIFO_READ,O_RDONLY)) == -1){
sleep(1);
}
while(1) {
printf("Server:");
fgets(buf,BUF_SIZE,stdin);
buf[strlen(buf)-1] = '\0';
if(strncmp(buf,"quit",4) == 0) {
close(wfd);
unlink(FIFO_WRITE);
close(rfd);
exit(0);
}
write(wfd,buf,strlen(buf));
len = read(rfd,buf,BUF_SIZE);
if(len > 0) {
buf[len] = '\0';
printf("Client:%s\n",buf);
}
}
}

4.2.2 用户程序

linux中的 umask 函数主要用于：
在创建新文件或目录时,屏蔽掉新文件或目录不应有的访问允许权限。文件的访问允许权限共有9种，分别是：r w x r w x r w x（它们分别代表：用户读用户写用户执行组读组写组执行其它读其它写其它执行）。
其实这个函数的作用，就是设置允许当前进程创建文件或者目录最大可操作的权限，比如这里设置为0，它的意思就是0取反再创建文件时权限相与，也就是：(~0) & mode 等于八进制的值0666 & mode了，这样就是给后面的代码调用函数mkfifo给出最大的权限，避免了创建目录或文件的权限不确定性。**

**S_IFIFO|0666”指明创建一个命名管道且存取权限为0666，即创建者、与创建者同组的用户、其他用户对该命名管道的访问权限都是可读可写（这里要注意umask对生成的管道文件权限的影响）。

client.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#define FIFO_READ "writefifo"
#define FIFO_WRITE "readfifo"
#define BUF_SIZE 1024
int main(void)
{int wfd,rfd;char buf[BUF_SIZE];int len;umask(0);if(mkfifo(FIFO_WRITE,S_IFIFO|0666)){printf("can't create FIFO %s beause %s",FIFO_WRITE,strerror(errno));exit(1);}while((rfd = open(FIFO_READ,O_RDONLY)) == -1) {sleep(1);}Wfd = open(FIFO_WRITE,O_WRONLY);if(wfd == -1){printf("open FIFO %s error :%s",FIFO_WRITE,strerror(errno));exit(1);}while(1){len = read(rfd,buf,BUF_SIZE);if(len > 0) {buf[len] = '\0';printf("Server:%s\n",buf);}printf("Client:");fgets(buf,BUF_SIZE,stdin);buf[strlen(buf)-1] = '\0';if(strncmp(buf,"quit",4) == 0) {close(wfd);unlink(FIFO_WRITE);close(rfd);exit(0);}write(wfd,buf,strlen(buf));}return 0;
}