一、前言

1、在从事嵌入式软件的相关工作中，也许会碰到许多编程技巧，比如，进程间的通信就算一种。大家可以用书本上的知识去指导下实践，反过来也可以用实践去检验书本上知识的正确性（6人还可以更深入地修改、完善参考书上的知识）。当然，笔者只是想整理和巩固下相关知识，并以项目的实际应用，让大家好对进程间的通信知识点重要性的定位，都是些基础知识，大神可以直接略过。在某网络编程之IPC参考书上，源码把许多宏和函数的定义都放在某一个文件中，当运行程序时需要依赖某些库文件；运笔者利用开源的思想，把每个案例所用到宏和函数的定义都提取出来，让大家最终都能看到标准的系统调用，单独编译一个主程序即可运行调试。
2、 首先，介绍下我碰到的实际应用案列。我开发嵌入式设备的需求：看上去有点类似手机的拍照功能，但不同的是运行的是Linux操作系统。首先，ARM的显存（Frame Buffer 0和Frame Buffer 1）有两个部分：一个是用来显示菜单部分的（Qt界面），另一个用来显示CCD图像，然后通过ARM 的叠加IP利用Overlay技术（Arm的 硬件模块，根据手册直接调用驱动接口即可实现），将两层进行叠加显示，大家就可以看到菜单界面的照相机了。
3、 那么Qt在Linux是一个进程，我的理解即单独运行的一个main函数，然后另一个进程就是CCD的预览程序（用到了V4L2显示架构的标准应用调用、DMA传输、线程同步、管道通信等技术）。如果想实现一个拍照工程，那么就在Qt菜单上进行拍照操作时，然后告知CCD预览进程并把要拍照的路径名字传递过去，在这里就用到了FIFO（有名管道），CCD预览程序就会抓一帧底层的数据，再通过ARM 的JPEG模块把拿到的一帧数据编码成图片。
4、 另外，加入在Qt界面还有其他的大量数据（从其他模块得到），比如GPS、日期、天气信息。然后我在拍照时，需要把这些数据添加到CCD照片中（以前听说只要你上传你的照片，就能查出你这张照片在何时何地拍出来的，这也没什么好惊讶的。照片包括了RGB图像数据和一些地理、日期的信息字节流数据，不明白的可以去看https://blog.csdn.net/psy6653/article/details/79658144）。这时又要用到进程间的通信，那么就不是用FIFO了，而是用的共享内存。

二、管道的特性以及开发环境

1、本节主要让大家了解下管道（有名和无名管道），个别函数使用的介绍（fork、watipid ），以及无名管道的演示。后续章节笔者会针对FIFO、锁和共享内存部分进行分析，我会用结合项目的代码进行讲解，并给大家共享源码。
无名管道和有名管道（FIFO）在一般的Linux系统中都是半双工通道，从一边写，从另一边读取，结构图如下，

无名管道一般用在有亲缘关系的父进程和子进程间（一个main函数中调用fork（）创建子进程）的通信，而FIFO一般用于无亲缘关系的进程间（Linux操作系统下运行的两个main函数程序）的通信，FIFO往往是是用得最多的。

以下是有亲缘关系的父、子进程利用管道进行通信的结构图，用两根管道把它们连接起来，某著名参考书上管道2的数据流好像画反了。。。

管道1：父进程写数据（fd1[1]），子进程读数据（fd1[0]）：
管道2：父进程读数据（fd2[0]），子进程写数据（fd2[1]）：
所以fd1[1]和fd2[0]运行在父进程，fd1[0]和fd2[1]运行在子进程

平台：X86 PC
系统：LInux 内核3.1.0（Fedora16）
编译器：X86 gcc
绘图软件：Microsoft Office Visio
截图软件：FastStone_Capture

三、源码的分析

以下是管道通信的源代码
如果想查找某函数的头文件以及函数功能、参数的详细说明（标准系统调用），直接在终端用

`man 函数名`

客户端的源码程序运行在父进程，从管道1的fd1[1]端写数据，从管道2的fd2[0]端读数据，

void client(int readfd, int writefd)
{
        size_t  len;
        ssize_t n;
        char    buff[MAXLINE];

#ifdef RUN_STEP_DEBUG
        printf("[4]从控制台(stdin)读入输入路径n");
#endif
		//等待终端输入文件的绝对路径
        fgets(buff, MAXLINE, stdin);/*stdin在<stdio.h>头文件声明*/
        len = strlen(buff);/* fgets()保证以字符串空(即null，ASCII值为0)结束*/
        if (buff[len-1] == 'n')
                len--;/* 删除输入路径中的换行符（即‘n’，ASCII值为10）*/

#ifdef RUN_STEP_DEBUG
        printf("[7]把路径写入进程间管道(fd1[1])n");
#endif
        write(writefd, buff, len);

#ifdef RUN_STEP_DEBUG
        printf("[8]从进程间管道(fd2[0])读出内容,并输出到标准输出控制台n");
#endif
        while ( (n = read(readfd, buff, MAXLINE)) > 0)
                write(STDOUT_FILENO, buff, n);/*STDOUT_FILENO在<unistd.h>头文件声明*/
}

客户端需要用的strlen和open函数，man strlen命令即可查到，查找其他的函数类似，


服务端的源码程序运行在子进程，从管道1的fd1[0]端读数据，从管道2的fd2[1]端写数据，源码如下，

void server(int readfd, int writefd){
        int             fd;
        ssize_t n;
        char    buff[MAXLINE+1];
#ifdef RUN_STEP_DEBUG
        printf("[6]从进程间管道(fd1[0])读入输入路径n");
#endif
        if ( (n = read(readfd, buff, MAXLINE)) == 0)
                buff[n] = '';/*路径以null结束 */

        if ( (fd = open(buff, O_RDONLY)) < 0) {
                #ifdef RUN_STEP_DEBUG
                        printf("[9]如果打开输入路径失败，向管道(fd2[1])写入提示原因告知客户端n");
                #endif
                snprintf(buff + n, sizeof(buff) - n, ": can't open, %sn",strerror(errno));/*errno在<errno.h>头文件声明*/
                n = strlen(buff);
                write(writefd, buff, n);

        } else {
                #ifdef RUN_STEP_DEBUG
                        printf("[9]如果打开输入路径成功，向管道(fd2[1])写入整个文件内容n");
                #endif
                while ( (n = read(fd, buff, MAXLINE)) > 0)
                        write(writefd, buff, n);
                close(fd);
        }
}

子进程服务端需要用的snprintf（）函数需要的头文件如下，其作用是把数据按照一定的格式放在buff中

main函数的源码如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define MAXLINE (4096)
#define RUN_STEP_DEBUG

void    client(int, int), server(int, int); /*客户端（主进程）和服务端（子进程）函数声明*/

int main(int argc, char **argv){
        int             fd1[2], fd2[2];
        pid_t   pid;/*pid_t类型在<sys/types.h>头文件声明*/

#ifdef RUN_STEP_DEBUG
        printf("[1]创建2个管道n");
#endif
        pipe(fd1);
        pipe(fd2);

#ifdef RUN_STEP_DEBUG
        printf("[2]创建一个子进程n");
#endif
        pid = fork();
        if (pid < 0){
                printf("error in fork!");

        }else if ( pid == 0) {
                close(fd1[1]);
                close(fd2[0]);
                #ifdef RUN_STEP_DEBUG
                        printf("[5]子进程执行服务端函数n");
                #endif
                server(fd1[0], fd2[1]);
                exit(0);
        }else{
                close(fd1[0]);
                close(fd2[1]);

#ifdef RUN_STEP_DEBUG
                printf("[3]执行客户端函数n");
#endif
                client(fd2[0], fd1[1]);

                waitpid(pid, NULL, 0);/* 等待子进程结束 */
                exit(0);
        }
}

以下是pipe、fork、waitpid函数需要的头文件信息。


其中fork函数的使用方法，
1）在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；
2）在子进程中，fork返回0；
3）如果出现错误，fork返回一个负值；

waitpid函数在次是阻塞当前进程，直到子进程结束，接收子进程的结束状态值。根据某参考书上，在此解释下waitpid函数的作用，在子进程调用exit（0）终止后（fork的子进程），但父进程仍然在运行，内核会马上给父进程产生一个SIGCHLD信号，而父进程并没有捕捉该信号（默认是被忽略的），此时已终止的子进程称为僵尸进程。当父进程的client函数从管道读入最终数据返回，再调用waitpid函数获取该僵尸进程的状态。如果父进程没有调用该函数，那么子进程将托孤给init进程（操作系统的守护进程，一直都在运行）的孤儿进程，内核将向init进程发送另外一个SIGCHLD信号，让守护进程取得该终止子进程的终止状态。

makefile

OBJS=mainpipe.o
%.o:%.c
        gcc -c $< -o $@
all:$(OBJS)
        gcc $(OBJS) -o mainpipe
clean:
        rm *.o mainpipe

四、程序的编译测试

运行失败的结果

运行权限的问题

修改文件夹wwww无读、写、执行权限；

下图是程序正常运行的结果：

免费分享演示代码链接: https://pan.baidu.com/s/1JmuZGE0MFxC_aCFEHbuWHA 提取码: dsje

最后

以上就是友好发卡为你收集整理的Unix网络编程学习笔记_进程间通信IPC之管道通信二、管道的特性以及开发环境的全部内容，希望文章能够帮你解决Unix网络编程学习笔记_进程间通信IPC之管道通信二、管道的特性以及开发环境所遇到的程序开发问题。

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