命名管道

管道应用的一个限制就是只能在具有共同祖先（具有亲缘关系）的进程间通信。
如果我们想在不相关的进程之间交换数据，可以使用FIFO文件来做这项工作，它经常被称为命名管道。
命名管道是一种特殊类型的文件

可以使用mkfifo来在bash中创建一个管道：

简要介绍命名管道原理

之前我们在文件相关的内容讲述过引用计数的知识，当有多个文件指向同一个inode时，inode就会++。进程间通信首先需要的就是让两个进程能够看到同一份内容，那么下面我们就来简要的讲述一下如何看到同一份内容：首先一个进程打开一个新的文件，然后当有另一个进程需要打开这个文件的时候，首先需要做的就是，在所有打开的文件列表中查看是否已经打开了该文件，若是已经打开了就将文件结构体中的一个变量ref(引用计数)++。当关闭文件时，先将引用计数--，当引用计数归零时就删除该文件。这样两个进程就看到了在OS中的同一份资源，我们就达到了两个进程看到同一份内容的目标。

在这里与我们之前学习过的普通文件不同，普通文件我们需要定时将文件刷新到磁盘中，而这里的文件不需要这样的操作，只需要在内存中打开，然后让多个进程进行通信，这种文件也被称为内存级文件（命名管道文件），不会进行刷盘。

如何保证两个毫不相关的进程，看到的是同一个文件。文件的唯一性是用路径来确定的，让不同的进程通过文件路径+文件名看到同一个文件，并打开，就是看到了同一份资源 --- 具备了进程间通信的前提。

匿名管道与命名管道的区别

匿名管道由pipe函数创建并打开。
命名管道由mkfifo函数创建，打开用open
FIFO（命名管道）与pipe（匿名管道）之间唯一的区别在它们创建与打开的方式不同，一但这些工作完成之后，它们具有相同的语义。

例子-用命名管道实现server&client通信

// comm.hpp
#pragma once

#include <iostream>
#include <string>

#define NUM 1024

const std::string fifoname = "./fifo"; // 文件所在的路径 
uint32_t mode = 0666; // 创建文件的模式 - 权限

// server
#include <iostream>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "comm.hpp"
#include <unistd.h>

int main()
{
    // 1. 创建管道文件，只需要创建一次
    umask(0); // 这个设置不会影响系统的默认配置，只会影响当前进程
    int n = mkfifo(fifoname.c_str(), mode);
    if (n != 0)
    {
        std::cout << errno << " : " <<strerror(errno) << std::endl;
        return 1;
    }

    std::cout << "creat fifo file success" << std::endl;
    
    // 2. 让服务端直接开启管道文件
    int rfd = open(fifoname.c_str(), O_RDONLY);
    if (rfd <= 0)
    {
        std::cout << errno << " : " <<strerror(errno) << std::endl;
        return 2;
    }
    
    std::cout << "open fifo success, begin ipc" << std::endl;

    // 3. 正常通信
    char buffer[NUM];
    while (true)
    {
        buffer[0] = 0;
        ssize_t n = read(rfd, buffer, sizeof(buffer) - 1);
        if (n > 0)
        {
            buffer[n] = '\0';
            std::cout << "client# " << buffer << std::endl;
        }
        else if (n == 0)
        {
            std::cout << "client quit, me too" << std::endl;
            break;
        }
        else
        {
            std::cout << errno << " : " << strerror(errno) << std::endl;
            break;
        }
    }
    close(rfd);
    unlink(fifoname.c_str()); // 对生成的管道文件删除
    std::cout << "管道已成功删除" << std::endl;
    
    return 0;
}

// client
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "comm.hpp"
#include <unistd.h>
#include <cassert>

int main()
{
    //1. 不需创建管道文件，我只需要打开对应的文件即可！
    int wfd = open(fifoname.c_str(), O_WRONLY);
    if(wfd < 0)
    {
        std::cerr << errno << ":" << strerror(errno) << std::endl;
        return 1;
    }    
    // 可以进行常规通信了
    char buffer[NUM];
    while(true)
    {
        std::cout << "请输入你的消息# ";
        char *msg = fgets(buffer, sizeof(buffer) - 1, stdin); // 这里不用-1，fgets会自己处理，但是统一 -1，C的接口不用-1，但是其余的接口需要，这里可以进行统一的处理
        assert(msg);
        (void)msg;

        // 处理输入消息时获得的 \n 符号
        buffer[strlen(buffer) - 1] = 0;
        // abcde\n\0
        // 012345
        if(strcasecmp(buffer, "quit") == 0) break; // 忽略大小写进行比较

        ssize_t n = write(wfd, buffer, strlen(buffer)); // 这是往文件里面写不会关心是否有'\0'
        assert(n >= 0);
        (void)n;
    }
    close(wfd);

    return 0;
}

下面就是上述代码运行的结果：从中可以看出当sever端开始运行的时候管道成功创建，但是开没有成功打开，再将客户端运行时，管道就正常的打开并运行。