2、原型：
1 #include <unistd.h> 2 int pipe(int fd[2]); // 返回值：若成功返回0，失败返回-1
当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开。如下图：
要关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可。
单个进程中的管道几乎没有任何用处。所以，通常调用 pipe 的进程接着调用 fork，这样就创建了父进程与子进程之间的 IPC 通道。如下图所示：
若要数据流从父进程流向子进程，则关闭父进程的读端（fd[0]）与子进程的写端（fd[1]）；反之，则可以使数据流从子进程流向父进程。
对于从父进程到子进程的管道，父进程关闭读端（fd[0]），子进程关闭写端（fd[1]）；对于从子进程到父进程的管道，子进程关闭读端（fd[0]），父进程关闭写端（fd[1]）。
当管道的一端被关闭后，会出现下面的几种情况：
- 当读一个写端被关闭的管道时，在所有数据都被读取后，read返回0，表示文件结束；如果写端没有被关闭，但是没有数据，则读端读完数据后阻塞；
- 当写一个读端被关闭的管道时，则产生信号SIGPIPE，write返回-1，errno设置为EPIPE；如果读端没有被关闭，写端写满数据后，则写端阻塞。
#include<stdio.h> #include<unistd.h> int main() { int fd[2]; // 两个文件描述符 pid_t pid; char buff[20]; if(pipe(fd) < 0) // 创建管道 printf("Create Pipe Error!\n"); if((pid = fork()) < 0) // 创建子进程 printf("Fork Error!\n"); else if(pid > 0) // 父进程 { close(fd[0]); // 关闭读端 write(fd[1], "hello world\n", 12); } else { close(fd[1]); // 关闭写端 read(fd[0], buff, 20); printf("%s", buff); } return 0; }
缺点：只能限于父子进程之间的通信
2、高级管道通信
高级管道（popen）：将另一个程序当做一个新的进程在当前程序进程中启动，则它算是当前程序的子进程，这种方式我们成为高级管道方式。
3、FIFO（命名管道）
管道应用的一个重大缺陷就是没有名字，因此只能用于亲缘进程之间的通信。后来从管道为基础提出命名管道（named pipe，FIFO）的概念，该限制得到了克服。FIFO不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。这样，即使与FIFO的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信（能够访问该路径的进程以及FIFO的创建进程之间），因此，通过FIFO不相关的进程也能交换数据。值得注意的是，FIFO严格遵循先进先出（first in first out），对管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。FIFO，也称为命名管道，它是一种文件类型。
POSIX标准中的FIFO又名有名管道或命名管道。我们知道前面讲述的POSIX标准中管道是没有名称的，所以它的最大劣势是只能用于具有亲缘关系的进程间的通信。FIFO最大的特性就是每个FIFO都有一个路径名与之相关联，从而允许无亲缘关系的任意两个进程间通过FIFO进行通信。所以，FIFO的两个特性：
- 和管道一样，FIFO仅提供半双工的数据通信，即只支持单向的数据流；
- 和管道不同的是，FIFO可以支持任意两个进程间的通信。
命名管道的用途主要有：（1）shell命名使用FIFO将数据从一条管道传送到另一条时，无须创建中间临时文件；（2）在客户进程和服务器进程间传送数据。
2.1 特点
- FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
- FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。
2.2 原型
1 #include <sys/stat.h> 2 // 返回值：成功返回0，出错返回-1 3 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
其中的 mode 参数与open函数中的 mode 相同。一旦创建了一个 FIFO，就可以用一般的文件I/O函数操作它。
当 open 一个FIFO时，是否设置非阻塞标志（O_NONBLOCK）的区别：
- 若没有指定
O_NONBLOCK（默认），只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 FIFO。类似的，只写 open 要阻塞到某个其他进程为读而打开它。 - 若指定了
O_NONBLOCK，则只读 open 立即返回。而只写 open 将出错返回 -1 如果没有进程已经为读而打开该 FIFO，其errno置ENXIO。
2.3 例子
FIFO的通信方式类似于在进程中使用文件来传输数据，只不过FIFO类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时，FIFO管道中同时清除数据，并且“先进先出”。下面的例子演示了使用 FIFO 进行 IPC 的过程：
write_fifo.c
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> // exit #include<fcntl.h> // O_WRONLY #include<sys/stat.h> #include<time.h> // time int main() { int fd; int n, i; char buf[1024]; time_t tp; printf("I am %d process.\n", getpid()); // 说明进程ID if((fd = open("fifo1", O_WRONLY)) < 0) // 以写打开一个FIFO { perror("Open FIFO Failed"); exit(1); } for(i=0; i<10; ++i) { time(&tp); // 取系统当前时间 n=sprintf(buf,"Process %d's time is %s",getpid(),ctime(&tp)); printf("Send message: %s", buf); // 打印 if(write(fd, buf, n+1) < 0) // 写入到FIFO中 { perror("Write FIFO Failed"); close(fd); exit(1); } sleep(1); // 休眠1秒 } close(fd); // 关闭FIFO文件 return 0; }
read_fifo.c
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<fcntl.h> #include<sys/stat.h> int main() { int fd; int len; char buf[1024]; if(mkfifo("fifo1", 0666) < 0 && errno!=EEXIST) // 创建FIFO管道 perror("Create FIFO Failed"); if((fd = open("fifo1", O_RDONLY)) < 0) // 以读打开FIFO { perror("Open FIFO Failed"); exit(1); } while((len = read(fd, buf, 1024)) > 0) // 读取FIFO管道 printf("Read message: %s", buf); close(fd); // 关闭FIFO文件 return 0; }
在两个终端里用 gcc 分别编译运行上面两个文件，可以看到输出结果如下：
[cheesezh@localhost]$ ./write_fifo I am 5954 process. Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:28 2015 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:29 2015 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:30 2015 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:31 2015 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:32 2015 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:33 2015 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:34 2015 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:35 2015 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:36 2015 Send message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:37 2015
[cheesezh@localhost]$ ./read_fifo Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:28 2015 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:29 2015 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:30 2015 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:31 2015 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:32 2015 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:33 2015 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:34 2015 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:35 2015 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:36 2015 Read message: Process 5954's time is Mon Apr 20 12:37:37 2015
命名管道（FIFO）不同于无名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联，以 FIFO 的文件形式存在于文件系统中，这样，即使与 FIFO 的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过 FIFO 相互通信，因此，通过 FIFO 不相关的进程也能交换数据。
4、消息队列
前面说到管道的通信方式是效率低的，因此管道不适合进程间频繁地交换数据。
对于这个问题，消息队列的通信模式就可以解决。比如，A 进程要给 B 进程发送消息，A 进程把数据放在对应的消息队列后就可以正常返回了，B 进程需要的时候再去读取数据就可以了。同理，B 进程要给 A 进程发送消息也是如此。
再来，消息队列是保存在内核中的消息链表，在发送数据时，会分成一个一个独立的数据单元，也就是消息体（数据块），消息体是用户自定义的数据类型，消息的发送方和接收方要约定好消息体的数据类型，所以每个消息体都是固定大小的存储块，不像管道是无格式的字节流数据。如果进程从消息队列中读取了消息体，内核就会把这个消息体删除。
消息队列生命周期随内核，如果没有释放消息队列或者没有关闭操作系统，消息队列会一直存在，而前面提到的匿名管道的生命周期，是随进程的创建而建立，随进程的结束而销毁。
消息这种模型，两个进程之间的通信就像平时发邮件一样，你来一封，我回一封，可以频繁沟通了。
但邮件的通信方式存在不足的地方有两点，一是通信不及时，二是附件也有大小限制，这同样也是消息队列通信不足的点。
消息队列不适合比较大数据的传输，因为在内核中每个消息体都有一个最大长度的限制，同时所有队列所包含的全部消息体的总长度也是有上限。在 Linux 内核中，会有两个宏定义 MSGMAX 和 MSGMNB，它们以字节为单位，分别定义了一条消息的最大长度和一个队列的最大长度。
消息队列通信过程中，存在用户态与内核态之间的数据拷贝开销，因为进程写入数据到内核中的消息队列时，会发生从用户态拷贝数据到内核态的过程，同理另一进程读取内核中的消息数据时，会发生从内核态拷贝数据到用户态的过程。
5、共享内存
消息队列的读取和写入的过程，都会有发生用户态与内核态之间的消息拷贝过程。那共享内存的方式，就很好的解决了这一问题。
现代操作系统，对于内存管理，采用的是虚拟内存技术，也就是每个进程都有自己独立的虚拟内存空间，不同进程的虚拟内存映射到不同的物理内存中。所以，即使进程 A 和 进程 B 的虚拟地址是一样的，其实访问的是不同的物理内存地址，对于数据的增删查改互不影响。
共享内存的机制，就是拿出一块虚拟地址空间来，映射到相同的物理内存中。这样这个进程写入的东西，另外一个进程马上就能看到了，都不需要拷贝来拷贝去，传来传去，大大提高了进程间通信的速度。
