Linux系统编程-进程间通信1

在Linux系统编程中，进程间通信（IPC，InterProcess Communication）是实现不同进程间数据交换的关键技术。由于每个进程都有其独立的用户地址空间，它们无法直接访问彼此的数据。为了解决这个问题，操作系统提供了多种IPC机制，如文件、管道、信号、共享内存、消息队列、套接字和命名管道等。 管道是最基本的IPC机制之一，尤其适用于有血缘关系（即由同一父进程创建）的进程间通信。管道通过内核中的一块缓冲区来传递数据，它本质上是一个伪文件，具有两个文件描述符，一个用于读取，一个用于写入。创建管道可以使用`pipe()`系统调用，它会返回一对文件描述符，分别代表管道的读端和写端。通常，父进程创建管道后，通过`fork()`创建子进程，两个进程都会拥有这对文件描述符。为了确保数据的正确流动，父进程通常关闭读端，子进程关闭写端。 管道有一些限制，例如： 1. 数据不能自我读写，即读端进程不能写入，写端进程不能读取。 2. 数据一旦被读取，就会从管道中消失，不能重复读取。 3. 管道是半双工的，意味着数据只能在一个方向上流动。 4. 管道只在有共同祖先的进程间有效。 在实际应用中，比如在`pipe.c`练习中，父进程可以通过管道写入字符串，子进程则负责读取这些数据并打印到屏幕上。尽管没有使用`sleep()`函数，但由于管道的特性，子进程在读取时会被阻塞，直到父进程写入数据。当管道中没有数据时，读操作会一直等待，直到有数据可用。 管道的读写行为有特定的规则： 1. 当所有写端文件描述符关闭后，读取操作会返回0，表示文件结束。 2. 如果写端仍有进程保持打开状态，但没有写入数据，读取操作会阻塞，直到有数据可用。 3. 所有读端文件描述符关闭时，写入操作会触发SIGPIPE信号，通常导致进程异常退出，但可以通过捕捉此信号来避免进程终止。 4. 当管道已满，写入操作会阻塞，直到有空间可写。 总结来说，读管道时，如果管道有数据，read()会返回实际读取的字节数；如果没有数据，会根据管道的状态决定阻塞等待或返回0。写管道时，如果读端全部关闭，进程收到SIGPIPE信号；如果读端未全部关闭，写入操作会在管道满时阻塞，或者在有空间时立即写入数据。 练习中提到的`ls | wc –l`命令，可以使用管道实现。父进程执行`ls`命令，列出目录内容，然后通过管道将结果传递给子进程`wc`，子进程计算行数并显示结果。通过这种方式，两个独立的进程可以通过管道有效地协同工作，实现数据的传递。