一、命名管道的概念

    管道的一个不足之处是没有名字，因此，只能用于具有亲缘关系的进程间通信，在命名管道（named pipe或FIFO）提出后，该限制得到了克服。FIFO不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存储于文件系统中。命名管道是一个设备文件，因此，即使进程与创建FIFO的进程不存在亲缘关系，只要可以访问该路径，就能够通过FIFO相互通信。值得注意的是，FIFO(first input first output)总是按照先进先出的原则工作，第一个被写入的数据将首先从管道中读出。

    二、命名管道的创建与读写

    Linux下有两种方式创建命名管道。一是在Shell下交互地建立一个命名管道，二是在程序中使用系统函数建立命名管道。Shell方式下可使用mknod或mkfifo命令，下面命令使用mknod创建了一个命名管道：

mknod namedpipe

    创建命名管道的系统函数有两个：mknod和mkfifo。两个函数均定义在头文件sys/stat.h，函数原型如下：

#include

#include

int mknod(const char *path,mode_t mod,dev_t dev);

int mkfifo(const char *path,mode_t mode);

    函数mknod参数中path为创建的命名管道的全路径名：mod为创建的命名管道的模式，指明其存取权限；dev为设备值，该值取决于文件创建的种类，它只在创建设备文件时才会用到。这两个函数调用成功都返回0，失败都返回－1。下面使用mknod函数创建了一个命名管道：

umask(0);

if (mknod("/tmp/fifo",S_IFIFO | 0666) == -1)

{

perror("mkfifo error");

exit(1);

}

    函数mkfifo前两个参数的含义和mknod相同。下面是使用mkfifo的示例代码：

umask(0);

if (mkfifo("/tmp/fifo",S_IFIFO|0666) == -1)

{

perror("mkfifo error!");

exit(1);

}

    “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。

    命名管道创建后就可以使用了，命名管道和管道的使用方法基本是相同的。只是使用命名管道时，必须先调用open()将其打开。因为命名管道是一个存在于硬盘上的文件，而管道是存在于内存中的特殊文件。

    需要注意的是，调用open()打开命名管道的进程可能会被阻塞。但如果同时用读写方式（O_RDWR）打开，则一定不会导致阻塞；如果以只读方式（O_RDONLY）打开，则调用open()函数的进程将会被阻塞直到有写方打开管道；同样以写方式（O_WRONLY）打开也会阻塞直到有读方式打开管道。

    下面通过例10－5和例10－6演示使用命名管道在无亲缘关系的进程间如何进行通信。这个实例包含两个程序。

    例10－5

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define FIFO_NAME "myfifo"

#define BUF_SIZE 1024

int main(void)

{

int fd;

char buf[BUF_SIZE];

umask(0);

fd = open(FIFO_NAME,O_RDONLY);

read(fd,buf,BUF_SIZE);

printf("Read content: %s\n",buf);

close(fd);

exit(0);

}

     例10－6

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define FIFO_NAME "myfifo"

#define BUF_SIZE 1024

int main(void)

{

int fd;

char buf[BUF_SIZE] = "Hello 10-6,I come from process named 10-5!";

umask(0);

if (mkfifo(FIFO_NAME,S_IFIFO|0666) == -1)

    {

      perror("mkfifo error!");

      exit(1);

    }

if ((fd = open(FIFO_NAME,O_WRONLY)) == -1)

    {

      perror("fopen error!");

      exit(1);

    }

write(fd,buf,strlen(buf)+1);

close(fd);

exit(0);

}

    程序说明：

    编译后首先运行10-6（运行后牌阻塞状态），打开另一个终端运行程序10－5。运行结果如下：

$ ./10-5

Read content: Hello 10-6,I come from process named 10-5!

    三、命名管道的应用实例/_

    通过创建两个管道可以实现进程间的全双工通信，同样也可以通过创建两人个FIFO来实现不同进程间的全双工通信。下面通过例10－7和例10－8演示一个程序中两个进程间的聊天程序（一个为server端，另一个为client端）来说明使用命名管道进行全双工通信。

    例10－7

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#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 because %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);

      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);

    }

    }

}

    例10－8

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#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 because %s",FIFO_WRITE,strerror(errno));

      exit(1);

    }

if ((rfd = open(FIFO_READ,O_RDONLY)) == -1)

    {

      sleep(1);

    }

wfd = open(FIFO_WRITE,O_WRONLY);

if (wfd == -1)

    {

      printf("Fail to open FIFO %S:%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));

    }

}

    程序说明：

    观察10-7和10-8两个程序，可以看出两者的实现基本是一样的，只不过对FIFO文件的读写顺序颠倒了一下，两个程序中只要定义FIFO文件名的宏的值对换一下就可以了。分别在两个终端上运行这两个程序，并在10－7端和10－8端输入数据观察它们的运行结果：

    10－7端输入输出如下：

$ ./10-7

Server:hello  

Client: world

    10－8端输入输出如下：

$ ./10-8

Server: hello

Client:world  

    从运行结果可以看出，通过两个命名管道也可以实现进程间的双向通信。