关于命名管道
当了解了匿名管道的通信机制只能用于具有血缘关系的进程之间时，似乎是出于本能的提出疑问–如果两个进程没有任何关系呢？
假如两个进程之间没有血缘关系，彼此进程就没法轻易拥有对方的文件资源，即不能看到同一份共享资源。这时候我们需要除了pipe函数创建管道的另一种方法，可以支持任意两个进程看到同一份共享资源。于是可以考虑使用命名管道。
命名管道是一个特殊的文件。=可以使不相关的进程之间进行通信，创建管道时创建一个名字，以后其它进程就可以通过这个名字来使用这个管道的另一端。这也是为什么我们称这样的管道为命名管道。命名管道是以一个普通的文件形式出现的，包括创建管道、写管道、读管道。值得注意的是，打开普通文件建立内核级缓冲区后，操作系统会及时刷新里面的数据到磁盘文件中，而管道文件（FIFO）的缓冲区则不会。
创建命名管道
使用命令行创建命名管道（FIFO）
使用mkfifo filename指令创建命名管道，其中filename表示文件名。
命名管道文件又叫FIFO文件，其文件类型为p,表示是一个管道文件。
在程序中创建
命名管道也可以在程序中使用mkfifo函数创建。具体使用方式如下：
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
int mkfifo(const char* pathname,mode_t mode);
其中，参数pathname表示的是创建管道文件的路径,如果pathname是相对的，那么会再去进程的环境变量中去找默认路径。mode表示管道文件的权限，即文件最终的权限为mode& ~umask。如果创建成功返回0，否则-1.
当某个进程要使用管道文件时，像普通文件那样，得先打开文件（open），且要确定以什么方式打开(write or read)。
匿名管道和命名管道的区别
- 从代码层面上来说，匿名管道是通过pipe函数创建并打开。而命名管道由mkfifo函数创建，打开得用open
- 命名管道可以使两个没有关系的进程建立通信，而匿名管道只能用于具有血缘关系的进程之间
- 命名管道本质是磁盘上的一个文件
除了创建方式的不同，命名管道和匿名管道具有相同的意义。
命名管道的打开规则
- 如果当前是以读的方式打开FIFO文件，而此时没有进程以写的方式打开该FIFO文件时，读端进程就会阻塞，直到有进程以写的方式打开该FIFO。
- 如果当前是以写的方式打开FIFO文件，而此时没有进程以读的方式打开该FIFO文件时，写端进程就会堵塞，直到有进程以读的方式打开该FIFO。
用命名管道实现server和client通信
下面通过命名管道来实现server和client的通信。具体步骤如下：
- 将命名管道的操作方法及其属性封装成一个类，方便代码复用
- server端创建管道之后接收数据
- client端使用管道发送数据
- server端回收管道
NamePipe.hpp
用来封装命名管道的操作以及属性
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdio>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
const string comm_path = "./myfifo";
#define Creater 1//身份码，1表示创建管道者，2表示使用者
#define User 2
#define Defaultfd -1
#define Read_Mode O_RDONLY
#define Write_Mode O_WRONLY
#define BaseSize 4096//默认读管道的数据大小
class NamePipe
{
private:
void CreatFifo()
{
int res = mkfifo(_fifo_path.c_str(), 0777);
if (res != 0)
{
perror("mkfifo");
}
}
bool OpenNameFifo(int mode)
{
_fd = open(_fifo_path.c_str(), mode);
if (_fd < 0)
return false;
return true;
}
public:
NamePipe(const string &path, int who)//构造函数，根据身份码来决定谁创建管道
: _fifo_path(path), _id(who), _fd(Defaultfd)
{
if (_id == Creater)
{
CreatFifo();//创建管道
cout << "creat a fifo" << endl;
}
}
//读写操作
bool OpenForWrite()
{
return OpenNameFifo(Write_Mode);
}
bool OpenForRead()
{
return OpenNameFifo(Read_Mode);
}
int ReadNamePipe(string &out)
{ // 向管道中读取数据
char buffer[BaseSize];
int n = read(_fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);
if (n > 0)
{
buffer[n] = '\0';
out = buffer;
}
return n;
}
int WriteNamePipe(string in)
{ // 像管道中写数据
return write(_fd, in.c_str(), in.size());
}
~NamePipe()//析构，删除管道文件，关闭文件
{
if (_id == Creater)
{
int res = unlink(_fifo_path.c_str()); // 删除管道文件
if (res != 0)
{
perror("unlink");
}
}
if (_fd != Defaultfd)
{ // 关闭文件
close(_fd);
}
}
private:
int _fd;//FIFO描述fu
const string _fifo_path;//管道路径
int _id;//身份码
};
Server.cpp
服务端，读取管道的数据。
#include "NamePipe.hpp"
// Read
int main()
{
NamePipe fifo(comm_path, Creater);
// 如果写端没有打开，就会阻塞等待
cout << "Server 在等待Client打开文件....." << endl;
sleep(2);
cout << fifo.OpenForRead() << endl;
if (fifo.OpenForRead())
{
cout << "server 已经打开管道，准备通信" << endl;
while (true)
{
string message = "";
int n = fifo.ReadNamePipe(message);
// cout<<message<<endl;
if (n > 0)
{
// 读取成功
cout << message << endl;
}
else if (n == 0)
{
// 写端已经关闭，直接退出
break;
}
else
{
// 读取失败
cout << "fifo.ReadNamePipe error" << endl;
break;
}
}
}
return 0;
}
client.cpp
客户端，发送数据。
#include "NamePipe.hpp"
// Write
int main()
{
NamePipe fifo(comm_path, User);
// 如果读端没有打开，就会阻塞等待
cout << "Client 在等待Server打开文件....." << endl;
if (fifo.OpenForWrite())
{
cout << "client 已经打开管道，准备通信" << endl;
while (true)
{
string message = "";
cout << "Please Input: ";
getline(cin, message);
fifo.WriteNamePipe(message);
}
}
return 0;
}
