一、命名管道的原理
在前面的博客中，我们学习了匿名管道，了解到了两个具有血缘关系的进程之间是如何进行通信的？那么在没有血缘关系（毫不相关）的进程之间是如何进行通信的？
大致思路是一样的，我们还是需要能够进行让两个进程之间可以看到同一份资源，然后在同一份资源中进行读写和通信。如何让两个进程看见同一份文件呢？？由于在Linux系统中，Linux的树形结构保证了一个文件只有一个唯一的路径。我们可以根据文件的路径来找到同一份文件。
二、使用指令来看一下命名管道
在man手册中，可以查到指令的命名管道：
mkfifo XXXX
我们可以进行通信，复制一下终端，利用两个终端进行通信：在一个终端中利用echo来打印到屏幕中，用另一个终端进行接收显示。
1. // 循环打印到命名管道的命令为： 2. while :; do echo "Hello world" ; sleep 1; done > myfifo 3. 4. // 接收的命令为： 5. cat < myfifo
在一个过程中有两个细节：
1. 在向命名管道中写入时，管道中的容量大小怎么进行改变？
为什么会有上面的现象呢？？
命名管道和匿名管道一样，都是内存文件，只不过命名管道在磁盘有一个简单的映像，但这个映像的大小永远为0，因为命名管道和匿名管道都不会将通信数据刷新到磁盘当中。
2. 我在接收端将读端进行关闭，为什么进程会直接退出呢？
在之前的匿名管道的博客中，我们知道：读端直接关闭，写端一直在写，写端进程会被操作系统直接使用13号信号进行关闭，相当于程序出现异常。因为echo是内建命令，是有bash进程进行控制的。当我们终止掉读端进程后，因为写端执行的循环脚本是由命令行解释器bash执行的，所以此时bash就会被操作系统杀掉，我们的云服务器也就退出了。
三、命名管道的代码
现在，我们使用代码来创建一个命名管道，具体代码如下：
3.1 先来介绍一下使用的函数
3.1.1 mkfifo函数
函数的原型：
函数的参数部分：
- pathname：创建管道文件的文件路径
- mode：存放创建管道文件的权限
函数的返回值：
- 如果函数成功返回0，如果失败返回-1
函数的功能：
- 该函数用于在文件系统中创建一个文件，该文件用于提供FIFO功能，即命名管道。
3.1.2 unlink函数
函数的原型：
函数的参数部分：
- pathname：创建管道文件的文件路径
函数的返回值：
- 函数的返回值为 0 表示成功，-1 表示失败，并设置相应的错误码。
函数的功能：
- 该函数用于删除文件系统中的文件。它通过删除文件系统中文件的链接，从而使文件系统中不再存在该文件的链接。
- 当所有链接（包括硬链接和符号链接）都被删除之后，文件系统便会回收文件占用的磁盘空间。
- 需要注意的是，删除文件并不会立即释放文件的磁盘空间，而是在文件的引用计数为零时才会真正回收空间。
3.1.3 open函数
函数的原型：
函数的参数：
- pathname：创建管道文件的文件路径
- flags：一些标志位，我们需要认识一些标志位，这些标志位通过按位与进行传参，我们需要通过位图的知识点来将每一个标志位进行分开，分别进行不同函数的操作。open函数的一些标志位的写法和用途：
函数的返回值：
- 调用成功时返回一个文件描述符fd，调用失败时返回-1，并修改errno
函数的功能：
- 打开文件
3.1.4 write函数
3.1.5 read函数
3.2 命名管道类的编写
3.2.1 创建命名管道的代码编写
const std::string comepath = "./myfifo"; // 先确定要打开的文件路径 int CreateNamePipe(const std::string &path) { int res = mkfifo(path.c_str(), 0666); // 在相应的路径创建管道文件，并设置其权限 if (res != 0) { perror("mkfifo"); std::cerr << "errno:" << errno << std::endl; } return res; }
3.2.2 删除管道文件的代码编写
int RemoveNamePipr(const std::string &path) { int res = unlink(path.c_str()); if (res != 0) { perror("RemoveNamePipe"); } return res; }
3.2.3 最后将两个函数进行整合
class NamePipe { public: // 创建管道 NamePipe(const std::string &path, int who) : fifo_pipe(path), _id(who), _fd(default) { if (_id == Creater) { int res = mkfifo(path.c_str(), 0666); if (res != 0) { perror("mkfifo"); } std::cout << "Craeter create name pipe" << std::endl; } } // 销毁管道 ~NamePipe() { if (_id == Creater) { int res = unlink(fifo_pipe.c_str()); if (res != 0) { perror("RemoveNamePipe"); } std::cout << "Create free name pipe" << std::endl; } if(_fd != default) close(_fd); } private: const std::string &fifo_pipe; // 存放管道文件的路径 int _id; // 检查是创建者还是使用者 int _fd; // 存放文件描述符 };
3.3 打开管道文件的代码编写
我们已经知道了文件的路径，这时，我们需要调用open函数来进行文件的打开，并且表示是以读的形式打开，还是以写的形式打开。利用系统调用函数，将管道文件打开。
bool opennamepipe(int mode) { _fd = open(fifo_pipe.c_str(), mode); // mode传递的是标志位 if (_fd < 0) { return false; } return true; // _fd是文件描述符 }
3.4 以读的形式或者以写的形式打开文件的代码编写
在打开文件的open函数中有一个标志位，我们可以使用标志位对文件进行不同的操作。
#define Read O_RDONLY // 标志位 #define Write O_WRONLY // 以读的形式打开 bool openforread() { return opennamepipe(Read); } // 以写的形式打开 bool operforwrite() { return opennamepipe(Write); }
3.5 读管道和写管道
// 读管道 int ReadNamePipe(std::string *out) { char buff[Basesize]; int n = read(_fd, buff, sizeof buff); if(n > 0) { buff[n] = '\0'; *out = buff; } return n; } // 写管道 int WriteNamePipe(const std::string& in) { return write(_fd, in.c_str(), in.size()); }
3.6 编写发送端和接收端的代码编写
读端的代码：
#include "namedpipe.hpp" // server进行读取，管理命名管道的整个生命周期 int main() { // 创建管道 NamePipe fifo(comepath, Creater); // 对于读端而言，如果我们打开文件，但是写端还没来，我会阻塞在open调用中，直到对方打开 // 进程同步， if (fifo.openforread()) { while (true) { std::string message; int n = fifo.ReadNamePipe(&message); if (n > 0) { std::cout << "Client sat:" << message << std::endl; } else if(n == 0) { std::cout << "Client quit, server too" << std::endl; break; } else { std::cout << "fifo.ReadNamePipe error" << std::endl; break; } } } return 0; }
写端的代码：
#include "namedpipe.hpp" int main() { NamePipe fifo(comepath, User); if (fifo.operforwrite()) { while (true) { std::cout << "Plass Enter:" << std::endl; std::string message; std::getline(std::cin, message); fifo.WriteNamePipe(message); } } return 0; }
有一个细节
3.7 对代码进行进一步的修改
使得代码中管道的释放可以顺序进行。
四、回归概念
最后，我们在来复盘一下匿名管道和命名管道。让不同的进程看到同一份资源，匿名管道和命名管道的区别是：匿名管道是父子间继承的方式来进行看到同一份管道资源，而命名管道是通过文件的唯一路径来看到同一份管道资源。
