引言：

北京時(shí)間：2023/4/15/10:34，今天起床時(shí)間9:25，睡了快8小時(shí)，昨天刷視屏刷了一個(gè)小時(shí)，本來12點(diǎn)的時(shí)候發(fā)完博客洗把臉就要睡了，可惜，看到了一個(gè)標(biāo)題，說實(shí)話，現(xiàn)在的標(biāo)題黨是懂人性的，接下來就是無法自拔的一個(gè)小時(shí)快樂時(shí)光，但導(dǎo)致莫名間接熬夜，你說煩人不煩人！但是不怕，這個(gè)星期5天，幾乎沒有擺爛，只要今天和明天不擺爛 ，這個(gè)星期就是成功滴，一想美滋滋！所以讓我們抓緊進(jìn)入今天的學(xué)習(xí)吧！ 今天我們就正式學(xué)習(xí)有關(guān)內(nèi)存共享的知識，當(dāng)然還有管道遺落的知識，因?yàn)楣艿勒娴氖翘?jīng)典了，但是前提是，現(xiàn)在我要去把我的被單和毯子給曬一曬，不然晚上無法舒舒服服的睡覺啦！并且由于昨天買的羽毛球拍到了，所以下午是打羽毛球的快樂時(shí)光，所以該篇博客，今天能不能發(fā)，是未可知的！

回顧管道控制進(jìn)程

之前開始學(xué)習(xí)進(jìn)程間通信的時(shí)候，我們就學(xué)習(xí)了如何使用管道來進(jìn)行進(jìn)程間通信，了解了通過一個(gè)管道進(jìn)行進(jìn)程間通信之后，我們又通過管道的讀寫規(guī)則了解了"血緣關(guān)系"進(jìn)程之間的通信方法，此時(shí)我們通過一個(gè) 很經(jīng)典的通信方式（當(dāng)管道中沒有數(shù)據(jù)的時(shí)候，對應(yīng)讀取數(shù)據(jù)的進(jìn)程只能等待對應(yīng)寫數(shù)據(jù)的進(jìn)程） ，所以通過這一重要的讀寫原理，此時(shí)我們就設(shè)計(jì)出了進(jìn)程控制的結(jié)構(gòu)，一個(gè)進(jìn)程（常常是父進(jìn)程）通過創(chuàng)建多個(gè)管道和子進(jìn)程，然后向?qū)?yīng)的管道中寫入數(shù)據(jù)，進(jìn)而控制與該管道文件匹配的子進(jìn)程，所以明白了這個(gè)原理之后，此時(shí)就可以進(jìn)行具體的編碼和優(yōu)化，最終得到了上篇博客所示的進(jìn)程控制代碼，但是該代碼中，還存在一個(gè)很隱蔽的問題，上篇博客，我們沒有進(jìn)行詳細(xì)的講解，所以在這里，我們進(jìn)行補(bǔ)充講解，如下：

回收子進(jìn)程

1.讓子進(jìn)程退出

從進(jìn)程控制代碼中（上篇博客），我們看出，當(dāng)我們構(gòu)建好了進(jìn)程控制代碼，可以讓父進(jìn)程通過對管道文件的讀寫規(guī)則同時(shí)去控制子進(jìn)程完成不同的任務(wù)時(shí)，在最后任務(wù)完成結(jié)束，代碼要退出時(shí)，我們是需要將子進(jìn)程進(jìn)行回收（因?yàn)樽舆M(jìn)程占用的是內(nèi)存上的空間，避免內(nèi)存泄露），所以此時(shí)在回收子進(jìn)程的問題上，就存在那個(gè)很隱蔽的問題，此時(shí)我們就需要解決這個(gè)問題，如下：

想要解決這個(gè)問題，首先明白一點(diǎn)，就是如何讓子進(jìn)程退出，這點(diǎn)想必大家都很清楚（上篇博客詳細(xì)介紹了），想要讓一個(gè)子進(jìn)程退出（場景：上篇博客代碼，子進(jìn)程讀取管道文件，父進(jìn)程向管道文件寫入），只要讓父進(jìn)程無法向?qū)?yīng)子進(jìn)程的管道文件中寫入數(shù)據(jù)，此時(shí)操作系統(tǒng)就會因?yàn)椴辉试S資源浪費(fèi)，使 用13號信號，讓子進(jìn)程退出，所以讓一個(gè)子進(jìn)程退出，就是將對應(yīng)管道文件的寫端關(guān)閉就行

明白了這點(diǎn)，此時(shí)我們距離解決這個(gè)隱蔽問題就剩下一個(gè)現(xiàn)象，看到了這個(gè)現(xiàn)象，此時(shí)一切都是So，So，如下圖所示：

如上圖所示，明白到了，除了第一次循環(huán)的子進(jìn)程是只繼承了一個(gè)寫文件描述符，其它子進(jìn)程的寫文件描述符都是在累加，所以導(dǎo)致除了最后一次循環(huán)創(chuàng)建的那個(gè)管道文件的寫端只有父進(jìn)程指向之外（因?yàn)樽詈笠淮窝h(huán)子進(jìn)程為了構(gòu)建單向信道，需要把寫端關(guān)閉），其它的管道文件都被除了父進(jìn)程以外的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程以寫的方式指向（如上圖，第五次循環(huán)之后的子進(jìn)程，此時(shí)對前面創(chuàng)建的4個(gè)管道文件的寫端都有寫入的能力），具體如下圖所示：

所以上圖的第一個(gè)管道文件的寫端由于被不止一個(gè)進(jìn)程打開，所以此時(shí)單單只是將父進(jìn)程對應(yīng)的寫端關(guān)閉，還有剩下多個(gè)子進(jìn)程可以向該管道文件寫入數(shù)據(jù)，所以此時(shí)操作系統(tǒng)并不會使用13號信號，將該子進(jìn)程退出，所以最好的解決方法就是如上圖所示：
從后向前關(guān)閉父進(jìn)程對應(yīng)管道文件的寫端，這樣就可以讓子進(jìn)程挨個(gè)退出了，進(jìn)而最終達(dá)到回收子進(jìn)程的目的

有關(guān)上述現(xiàn)象圖的繼承理解：
注意： 在常見的操作系統(tǒng)中，當(dāng)子進(jìn)程從父進(jìn)程中繼承文件描述符表時(shí)，子進(jìn)程會得到指向同一文件表項(xiàng)的新的文件描述符副本（繼承），關(guān)閉一個(gè)文件描述符只會減少該文件描述符所指向的文件表項(xiàng)的引用計(jì)數(shù)，如果仍然有其他文件描述符指向該文件表項(xiàng)，則該文件表項(xiàng)仍然存在；因此，無論父進(jìn)程關(guān)閉其中的一個(gè)文件描述符或者兩個(gè)，當(dāng)子進(jìn)程從它那里繼承文件描述符表時(shí)，子進(jìn)程都會得到對這兩個(gè)打開文件的文件描述符

總結(jié)： 只要父進(jìn)程分別以讀寫的方式打開了同一文件，創(chuàng)建了兩個(gè)文件描述符，那么此時(shí)無論父進(jìn)程是關(guān)閉一個(gè)文件描述符，還是兩個(gè)都關(guān)閉，此時(shí)由于子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程pcb大部分的內(nèi)容，并且因?yàn)?strong>進(jìn)程間具有獨(dú)立性，所以此時(shí)操作系統(tǒng)檢測都父進(jìn)程將要關(guān)閉文件描述符的時(shí)候（也就是修改數(shù)據(jù)的時(shí)候），就會進(jìn)行寫實(shí)拷貝（在內(nèi)存中重新開辟一個(gè)空間給父進(jìn)程去修改數(shù)據(jù)），所以導(dǎo)致子進(jìn)程中繼承的父進(jìn)程pcb是不會被改變，所以子進(jìn)程任然可以分別繼承以讀寫方式打開的兩個(gè)文件描述符

2.等待僵尸狀態(tài)的子進(jìn)程

明白了上述知識點(diǎn)之后，此時(shí)就可以明白除了最后一次循環(huán)創(chuàng)建的管道文件只被一個(gè)進(jìn)程以寫的方式打開之外，其它的管道文件都是同時(shí)被兩個(gè)或者兩個(gè)以上的進(jìn)程以寫的方式打開（父進(jìn)程和子進(jìn)程），所以最好的方法就是從后向前將父進(jìn)程對應(yīng)管道文件的寫端關(guān)閉，此時(shí)所有的子進(jìn)程就被很好的關(guān)閉了，所以當(dāng)子進(jìn)程被關(guān)閉之后，此時(shí)最后一步就是將處于僵尸狀態(tài)的子進(jìn)程回收（waitpid），具體代碼如下：

具體現(xiàn)象如下：


所以此時(shí)因?yàn)檫M(jìn)程控制創(chuàng)建出的被控制進(jìn)程和創(chuàng)建的管道文件就都被關(guān)閉和回收啦！利用管道控制進(jìn)程的代碼就大功告成啦！ 具體代碼貼在該博客最后（雖然上篇博客中有）

深入進(jìn)程控制結(jié)構(gòu)

通過上述的知識，我們知道，我們可以很好的利用進(jìn)程間通信的知識和模板去構(gòu)建出一個(gè)進(jìn)程控制的結(jié)構(gòu)，并且這個(gè)結(jié)構(gòu)中存在的問題（上述問題），因?yàn)樽舆M(jìn)程會繼承上一進(jìn)程打開的所有文件描述符，導(dǎo)致一個(gè)子進(jìn)程同時(shí)具有多個(gè)讀端和寫端，此時(shí)根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，就會存在很多的問題，不僅僅只是上述回收子進(jìn)程的時(shí)候需要從后向前回收，更重要的是 ，此時(shí)還有引起另一個(gè)嚴(yán)重問題，就是后一個(gè)子進(jìn)程也可以向前一個(gè)管道文件中寫入數(shù)據(jù)，有甚者更是可以向多個(gè)管道文件中寫入數(shù)據(jù)（雖然因?yàn)闆]有特定的文件描述符，子進(jìn)程并不能寫入，但是為了防止），所以需要避免這個(gè)問題，此時(shí)我們就可以通過將代碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的改變，進(jìn)而真正的構(gòu)建出像進(jìn)程間通信一般的單向信道，如下：

原理：本質(zhì)上，在實(shí)現(xiàn)上述進(jìn)程控制的前提下，讓每一個(gè)管道和進(jìn)程之間都互不干擾，實(shí)現(xiàn)單向通信是不難的，實(shí)際從問題出發(fā)，就是要解決子進(jìn)程繼承父進(jìn)程文件描述符時(shí)，多余進(jìn)程的文件描述符而已，所以此時(shí)我們只需要再創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組，用這個(gè)數(shù)組專門來保存父進(jìn)程創(chuàng)建的寫端文件描述符，得到父進(jìn)程所有的寫端文件描述符，然后把這個(gè)數(shù)組中的數(shù)據(jù)拿給子進(jìn)程使用，間接在子進(jìn)程中遍歷這個(gè)數(shù)組，并且使用close關(guān)閉子進(jìn)程繼承的文件描述符表中對應(yīng)數(shù)組下標(biāo)對應(yīng)的寫端文件描述符，這樣子進(jìn)程中多余進(jìn)程到的寫端文件描述符就被全部關(guān)閉，最終真正的實(shí)現(xiàn)單向信道進(jìn)程控制結(jié)構(gòu)

具體代碼實(shí)現(xiàn)如下：

命名管道

無論是之前的進(jìn)程間數(shù)據(jù)傳送的知識，還是上述進(jìn)程控制的知識，本質(zhì)上都只是在利用管道進(jìn)行而已，準(zhǔn)確的來說也就是利用一個(gè)內(nèi)存級的文件而已，并且要明白，此時(shí)的這個(gè)管道是使用系統(tǒng)調(diào)用接口 pipe 來創(chuàng)建的，所以本質(zhì)上這個(gè)管道文件是操作系統(tǒng)給我們提供的，我們是摸不著，看不到的，所以準(zhǔn)確的來說，我們之前學(xué)習(xí)的進(jìn)程數(shù)據(jù)傳送和進(jìn)程控制利用的管道都是匿名管道，一個(gè)由內(nèi)核創(chuàng)建，操作系統(tǒng)管理的文件

并且還可以得出一個(gè)結(jié)論，我們一直利用的都是具有"血緣關(guān)系"的進(jìn)程可以繼承同一文件描述符的特性和同時(shí)以讀寫方式打開同一匿名管道文件進(jìn)行學(xué)習(xí)有關(guān)進(jìn)程間通信的知識，此時(shí)提出問題：那么如果是兩個(gè)完全沒有關(guān)系的進(jìn)程，此時(shí)進(jìn)程間還可以進(jìn)行通信嗎？首先答案是可以的，不然它怎么能叫進(jìn)程間通信呢？就應(yīng)該叫血緣關(guān)系進(jìn)程進(jìn)程間通信了，具體如下述所說：

如何創(chuàng)建命名管道

首先明白，想要讓兩個(gè)不同的進(jìn)程支持相互通信，那么此時(shí)就不可以使用匿名管道，而要用命名管道，所以下面第一個(gè)知識點(diǎn)，我們就來了解一下命名管道的創(chuàng)建，注意：命名管道的創(chuàng)建區(qū)別于匿名管道的創(chuàng)建，它不僅可以直接使用命令行創(chuàng)建，指令：mkfifo filename，也可以使用系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建，調(diào)用接口：int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);基本使用：mkfifo("filename", 0644);具體使用方式如下圖所示：

通過上圖中對 mkfifo 系統(tǒng)調(diào)用接口的描述，此時(shí)我們就可以知道，該接口的功能就是用來創(chuàng)建一個(gè)命名管道，頭文件為#include<sys/types.h>，#include<sys/stat.h>等具體使用方式，此時(shí)我們就可以很好的自己創(chuàng)建一個(gè)命名管道出來啦！

注意： 雖然，mkfifo是創(chuàng)建一個(gè)文件，并且這個(gè)文件不像是匿名管道文件一樣是由內(nèi)核創(chuàng)建的內(nèi)存級文件（不占用磁盤空間），并且該文件是位于文件系統(tǒng)中，但該文件卻并不對應(yīng)任何物理磁盤上的文件，而只是在內(nèi)存中分配一個(gè)空間來存儲不同進(jìn)程之間進(jìn)行進(jìn)程間通信時(shí)的讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)而已（類似于文件對象自帶的緩沖區(qū)），所以從這個(gè)意義上來說，我們可以將mkfifo創(chuàng)建的文件視為一種內(nèi)存級文件，因?yàn)樗鼈兊拇嬖趦H限于進(jìn)程之間的通信，當(dāng)進(jìn)程間完成通信之后，回收進(jìn)程時(shí)，此時(shí)由于它們的生命周期與它們關(guān)聯(lián)的進(jìn)程相同，所以當(dāng)這些進(jìn)程終止時(shí)，這些文件也會被自動刪除，所以本質(zhì)上命名管道文件就是一個(gè)內(nèi)存級緩沖區(qū)文件！

得出結(jié)論： 使用 mkfifo 創(chuàng)建的文件并不會占用磁盤空間，因?yàn)樗皇且粋€(gè)命名管道（內(nèi)存級文件），只有在進(jìn)程進(jìn)行通信時(shí)，也就是一個(gè)進(jìn)程打開一個(gè)命名管道并向其中寫入數(shù)據(jù)，另一個(gè)進(jìn)程打開同一個(gè)命名管道并從中讀取數(shù)據(jù)，此時(shí)才會產(chǎn)生實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸和占用磁盤空間，否則執(zhí)行 mkfifo 命令只會在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建一個(gè)新的文件節(jié)點(diǎn)，并不會分配任何實(shí)際的磁盤空間。

管道文件類型：

對文件類型和文件屬性感興趣的同學(xué)可以參考該鏈接博客：文件類型詳解

深入命名管道

搞定了上述有關(guān)命名管道文件的知識，此時(shí)我們就可以具體的來看一看，是如何利用命名管道實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的通信了，如下圖所示：

如上圖所示：此時(shí)我們就構(gòu)建出了一個(gè)和構(gòu)建父子進(jìn)程間通信結(jié)構(gòu)類似的模板，此時(shí)按照這個(gè)原理，我們就可以進(jìn)行代碼的編寫啦！簡單理解就是兩個(gè)進(jìn)程打開了同一個(gè)文件，一個(gè)進(jìn)程以讀的方式打開，一個(gè)進(jìn)程以寫的方式打開，本質(zhì)能夠通信還是因?yàn)?，操作系統(tǒng)為了節(jié)約資源，所有進(jìn)程共享同一個(gè)已經(jīng)打開的文件，而不是重復(fù)打開，并且 注意， 如果我們想要讓不同的兩個(gè)進(jìn)程打開同一個(gè)文件，此時(shí)就需要讓它們根據(jù)同一路徑去尋找該對應(yīng)文件**，所以只要讓不同的進(jìn)程通過文件路徑和文件名看到同一文件，并打開，這就是兩個(gè)不同進(jìn)程看到同一份資源的前提，也就是進(jìn)程間通信的前提！

代碼實(shí)現(xiàn)

原理： 1.創(chuàng)建一個(gè)管道文件 2.讓讀寫端進(jìn)程分別按照自己的需求打開文件 3.開始通信

首先創(chuàng)建兩個(gè)文件，一個(gè)serves.cpp，一個(gè)client.cpp，用來分別表示兩個(gè)不一樣的進(jìn)程，具體代碼如下：

serves.cpp文件

client.cpp文件

command.hpp共享文件

兩個(gè)進(jìn)程代碼通信現(xiàn)象：

如上圖所示，此時(shí)一個(gè)進(jìn)程就可以很好的把數(shù)據(jù)傳送給另一個(gè)進(jìn)程，也就類似于一個(gè)用戶端可以把數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)端

總：明白了使用匿名管道的進(jìn)程控制，玩一個(gè)命名管道So，So！

總結(jié)：快樂生活每一天，有關(guān)管道的知識就這樣了吧！

使用匿名管道進(jìn)行進(jìn)程控制代碼如下：

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-415752.html

到了這里，關(guān)于學(xué)習(xí)系統(tǒng)編程N(yùn)o.20【進(jìn)程間通信之命名管道】的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！