操作系统：进程通信实践-用管道实现进程之间的通信（详解）
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3.pipe_fd = open("my_pipe", O_WRONLY);
4.int bytes_read = read(pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
5.snprintf(buffer, BUFFER_SIZE, "Message %d", i);
1. (简答题) 请编写程序，用管道实现进程之间的通信。即server进程实现从管道中读取数据（输出数据及其长度），client进程实现从管道中写入数据。可设置读取或写入次数，便于让程序正常执行完毕。（给出源代码、调试过程及运行截图）
server代码
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#define BUFFER_SIZE 100
int main() {
int pipe_fd;
char buffer[BUFFER_SIZE];
// 尝试创建管道，如果管道已经存在，mkfifo会返回 - 1并设置errno为EEXIST
if (mkfifo("my_pipe", 0666)== - 1 && errno!=EEXIST) {
std::cerr << "Error creating pipe" << std::endl;
return 1;
}
// 以只读方式打开管道
pipe_fd = open("my_pipe", O_RDONLY);
if (pipe_fd == -1) {
std::cerr << "Error opening pipe for reading" << std::endl;
return 1;
}
while (true) {
// 从管道读取数据
int bytes_read = read(pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
if (bytes_read == 0) {
break;
} else if (bytes_read == -1) {
std::cerr << "Error reading from pipe" << std::endl;
return 1;
}
std::cout << "Server received: " << buffer << ", length: " << bytes_read << std::endl;
}
// 关闭管道
close(pipe_fd);
return 0;
}
client代码
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#define BUFFER_SIZE 100
#define WRITE_TIMES 5
int main() {
int pipe_fd;
char buffer[BUFFER_SIZE];
// 创建命名管道，如果管道已经存在则不会创建新的
mkfifo("my_pipe", 0666);
// 以只写方式打开管道
pipe_fd = open("my_pipe", O_WRONLY);
if (pipe_fd == -1) {
std::cerr << "Error opening pipe for writing" << std::endl;
return 1;
}
for (int i = 0; i < WRITE_TIMES; ++i) {
// 构造要写入的数据
snprintf(buffer, BUFFER_SIZE, "Message %d", i);
// 写入数据到管道
write(pipe_fd, buffer, strlen(buffer) + 1);
std::cout << "Client wrote: " << buffer << std::endl;
sleep(1);
}
// 关闭管道
close(pipe_fd);
// 删除命名管道（可选）
unlink("my_pipe");
return 0;
}
【记忆语法】
1.mkfifo("my_pipe", 0666);
一个用于在Linux系统中创建命名管道的函数调用。它接受两个参数：
-
"my_pipe"：这是要创建的命名管道的名称。在这个例子中，管道的名称是 "my_pipe"。 -
0666：这是一个八进制的文件权限模式，表示该管道可以被所有用户（所有者、所属组和其他用户）读写。具体来说，0666表示所有者具有读/写/执行权限（6），所属组具有读/写权限（6），其他用户也具有读/写权限（6）。
这个函数调用会创建一个名为 "my_pipe" 的命名管道，并设置相应的文件权限。命名管道是一种特殊类型的文件，允许一个进程将数据写入管道，而另一个进程可以从管道中读取数据。这种通信方式常用于进程间通信（IPC）。
2.std::cerr
输出错误信息的语句。它使用了std::cerr对象，该对象表示标准错误流（standard error stream），通常用于输出错误信息或诊断信息。
3.pipe_fd = open("my_pipe", O_WRONLY);
打开一个名为 "my_pipe" 的文件，并以只写方式打开。
4.int bytes_read = read(pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
读取管道数据。它使用了read函数，该函数从指定的文件描述符（pipe_fd）读取数据并将其存储到缓冲区（buffer）中。BUFFER_SIZE是缓冲区的大小，表示一次最多读取的字节数。bytes_read是一个整数变量，用于存储实际读取的字节数。如果读取成功，bytes_read将大于0；如果到达文件末尾或发生错误，bytes_read将为-1。
5.snprintf(buffer, BUFFER_SIZE, "Message %d", i);
将格式化的字符串 "Message %d" 写入名为 buffer 的字符数组中，其中 %d 会被替换为变量 i 的值。BUFFER_SIZE 是 buffer 的大小，确保不会溢出。
例如，如果 i 的值为 42，那么 buffer 的内容将会是 "Message 42"。如果BUFFER_SIZE为10，而格式化后的字符串长度超过10（不包括字符串结束符'\0'），snprintf会截断字符串以适应缓冲区大小。
snprintf 是一个 C 语言标准库函数，用于将格式化的字符串写入一个字符数组中。
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);
参数解释：
str: 指向目标字符数组的指针，该数组将被填充为格式化后的字符串。size: 指定目标字符数组的大小（包括最后的空字符 '\0'）。format: 格式化字符串，包含要插入到目标字符数组中的文本和格式说明符。...: 可变参数列表，根据format中的格式说明符提供相应的值。
【易错点】忘记先创建管道
如果在server尝试打开管道之前，没有创建管道（例如在client或者其他进程中创建管道的代码没有执行），会出现“Error opening pipe for reading”错误（这表明server进程在尝试以只读方式打开管道时遇到了问题）。
if (mkfifo("my_pipe", 0666)== - 1 && errno!=EEXIST) {
std::cerr << "Error creating pipe" << std::endl;
return 1;
}
由图可见先打开server报错：Error opening pipe for reading，但是先打开client创建管道后可以正常运行代码。
（另外：当你在Ubuntu系统中执行./server2.cpp时出现Permission denied（权限被拒绝）错误，这是因为.cpp文件是C++ 源文件，它不是可执行文件。（~.~!） Wrong again！）
从职责分离的角度来看，server进程的主要职责是从管道读取数据并处理，将创建管道的操作放在client进程中是一种简化示例的方式。在更复杂的系统中，创建管道可能是由专门的初始化模块或者脚本完成，这样可以使server和client进程的功能更加纯粹，专注于数据的读写和处理，便于代码的维护和理解。然而，这种设计没有充分考虑到先启动server进程的场景，导致在这种情况下会出现管道不存在而无法打开读取的问题。
调试过程
运行截图
原文地址：https://blog.csdn.net/m0_73631172/article/details/143033271
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