前言
在Linux操作系统中，进程间通信（IPC）是一种允许多个进程交换数据和信息的机制。其中，命名管道（Named Pipes）是IPC方式中的一种，它允许无亲缘关系的进程之间进行通信。命名管道为进程提供了一种可靠的、基于文件的通信方式。本文将介绍如何使用C语言在Linux环境下实现命名管道，并讨论其基本原理和使用方法。
一、命名管道基本原理
命名管道，也被称为FIFO（First In First Out），是一种特殊的文件类型，它在文件系统中有一个对应的路径名，因此不同进程可以通过这个路径名来访问同一个管道。命名管道提供了单向的数据流，即数据只能在一个方向上流动。如果需要双向通信，则需要在两端各建立一个命名管道。
在Linux中，我们可以使用mkfifo函数或mknod系统调用来创建一个命名管道。
mkfifo函数
该函数的返回类型为整数型，用于创建一个命名管道。我们在man手册中看到的函数信息如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);参数介绍：
- pathname：是一个字符串指针，用于存放命名管道的文件名
- mode:是一个整形参数，用于表示创建文件的权限信息。
返回值：
RETURN VALUE
On success mkfifo() and mkfifoat() return 0. In the case of an error,
-1 is returned (in which case, errno is set appropriately).man手册说明，当创建成功后将返回0，如果创建失败则返回-1。
创建命名管道
接下来，我们使用mkfifo函数创建命名管道。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main()
{
if((mkfifo("./fifo1",0777) == -1))
{
printf("create fifo failed \n");
perror("why:");
}
else
{
printf("create fifo sucess\n");
}
return 0;
}在这个案例中，我们在当前文件夹创建了一个命名为fifo1，权限设置成0777.如果允许成功，将输出create fifo sucess。
使用命名管道进行通信
一旦命名管道被创建，我们就可以使用open函数来打开它，并使用read和write函数来进行数据的读写操作。下面是一个简单的例子，展示了如何使用命名管道进行进程间通信：
发送端代码
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main()
{
char *writeBuf = "hello word \n";
if((mkfifo("./fifo1",0777) == -1) && errno != EEXIST)
{
printf("create fifo failed \n");
perror("why:");
}
int fd = open("./fifo1",O_WRONLY);
int wt_size =write(fd,writeBuf,strlen(writeBuf));
printf("white fifo over\n");
return 0;
}接收端代码
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
char readBuf[30] = {0};
if((mkfifo("./fifo1",0777) == -1) && errno != EEXIST)
{
printf("create fifo failed \n");
perror("why:");
}
int fd = open("./fifo1",O_RDONLY);
int rd_size = read(fd,readBuf,30);
printf("read %d bytes sucess,content:%s\n",rd_size,readBuf);
printf("read fifo over\n");
return 0;
}在这个案例中，发送端将hello word 写入到命名管道中，而接收端程序则从命名管道中读取这个字符串并打印出来。然后两个代码中，我们都加入了一段创建命名管道的代码，并判断其是否已经存在。
总结
命名管道是Linux环境下一种灵活且可靠的进程间通信方式。通过创建命名管道并使用open、read和write等系统调用，我们可以实现不同进程之间的数据交换。然而，命名管道也有一些局限性，例如它只能提供单向的数据流，且对于大量数据的传输可能不是最高效的方式。因此，在选择进程间通信方式时，我们需要根据具体的应用场景和需求来做出权衡和选择。
