当管道运算符遇上无限可能：探索数据流的奇妙之旅

文章目录

序言
目的
进程间通信的理解
进程间通信的发展历史
管道创建
验证管道的大小
管道的4种情况
管道的5种特征

序言

在这里插入图片描述
通过该命令计算了在当前路径下一共有多少个文件夹的任务

进程虽然有独立性,但是进程并不孤僻,他们之间也会相互进行协作共同完成一件事
这个前提是他们之间的信息能传递(进程间通信)

目的

数据传输:进程将数据发送给另一个进程
资源共享:进程间共享同样的资源
通知事件:一个进程向另一个或一组进程发送信息,通知他们完成了某事(如子进程终止通知父进程)
进程控制:有些进程希望完全控制另一个进程(如Debug进程),此时控制进程就希望能够
拦截另一个进程的所有陷入和异常,并能够及时知道它的状态改变

进程间通信的理解

例如

爸妈吵架,分房睡觉了,互相不说话,相互独立.但是又要交流,所以我成为了他们交流的枢纽
爸妈就是两个进程, 我就是OS
我妈让我叫我爸吃饭
我爸说不吃顺便告诉我妈就相当于进程间通信
进程间通信本质:让不同的进程看到同一份资源(比如爸妈吵架交流,我还没回家,他们就不相往来)
这一份资源,不能由俩进程单独提供,但是可以申请(比如,我爸可以叫我回来)
通常由OS提供

进程间通信的发展历史

一个程序被加载成进程就有了缓冲区,所以早期设置进程间通信的时候就想着复用以前的代码,所以有了进程间通信的几种方式,其中一种就是管道,还有

system V IPC, POSIX IPC
system V—进程间本地通信
POSIX – 跨网络,实现跨主机通信

管道创建

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述在这一步,父进程创建子进程后,子进程的files_struct也有内容指向管道文件

在这里插入图片描述然后父进程关闭读端,子进程关闭写端
这样就创建了一个管道
那么,具体情况是怎样的呢?

当一个进程被创建时:
在这里插入图片描述当创建子进程后,文件描述符表也会浅拷贝给子进程
而文件部分不会拷贝给子进程
所以父子进程的打印打印信息都能在屏幕上显示

这个文件页缓冲区:

就是管道
父进程向子进程发送消息
管道文件是纯内存的文件
这个文件不需要向磁盘写入,也不需要路径和文件名
所以叫做匿名管道

在这里插入图片描述
如何让不同的进程看到同一份资源文件管道?
创建子进程时,复用同一套代码,让父子进程读到同一个文件

在这里插入图片描述总结上图就是:

代码创建管道:

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<cassert>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<cstring>
#define MAX 1024

using namespace std;
int main()
{
    //第一步,建立管道
    int pipefd[2] = {0};
    int n = pipe(pipefd);
    assert(n == 0);//debug下才存在,在release模式下这条语句会不存在,这样导致的问题是,n在后续的release中会未被使用
    (void)n;//这样会导致一些编译器的报错,所以加此语句的目的是防止这样的报错发生

    cout<<"pipe[0]:"<<pipefd[0]<<",pipe[1]"<<pipefd[1]<<endl;

    //第二步,创建子进程
    pid_t id = fork();
    if(id<0)
    {
        perror("fork");
        return 1;
    }
    
    //第三步,形成单向通信的管道,子写,父读
    //父子进程关闭不需要的fd,即可形成单行通信的管道
    //形成单行管道后,可以不用手动关闭,因为进程退出后会自动释放当前进程对应的文件描述符表
    //所以手动关闭不关闭看情况,这边是不需要手动关闭
    if(id == 0)
    {
        //child 子进程写入
        close(pipefd[0]);

        //向管道写入信息,只有写入,没有打印
        int cnt = 0;
        while(true)
        {

            // char c = 'a';
            // write(pipefd[1],&c,1);
            // cout<<"write  :" << ++cnt <<endl;
            cnt++;
            char message[MAX];
            snprintf(message,sizeof(message),"i'm child,my pid is %d , cnt %d",getpid(),cnt);
            //snprintf,向指定的对象中写入,写入多少个字节,写入什么内容...
            write(pipefd[1],message,strlen(message));
            sleep(1);
            if(cnt > 3) break;

        }
        //close(pipefd[1]);
        cout << "child close w point" << endl;
        exit(0);
    }
    //father,读取
    close(pipefd[1]);

    //用来从管道当中读取
    char buf[MAX];
    while(true)
    {
        ssize_t n = read(pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);//减一的目的是万一缓冲区读满了,可以留出空位置来给\0
        if(n > 0)//读取成功,切返回读取到的字符串的长度
        {
            buf[n] = 0;//当做字符串
            cout << "my pid:"<<getpid()<<",child says:" << buf << "to me!" << endl;//向屏幕打印信息
        }
        else if(n == 0)
        {
            cout << "child is quit, me too!" << endl;
            break;
        }
        sleep(1);
        cout << "father return val(n): " << n << endl;

        break;
    }

    cout<<"read is closed"<<endl;
    close(pipefd[0]);

    sleep(5);
    int status = 0;
    pid_t rid = waitpid(id,&status,0);
    if(rid==id)
    {
        cout<<"wait successful,child exit sig: "<<(status&0x7F)<<endl;//低7为该进程退出时收到的信号,次低8位退出码
    }

    return 0;
}