前文中笔者介绍了管道，本文接着介绍命名管道。文中演示所用环境为 Ubuntu 18.04 desktop。
命名管道(named pipe)又被称为先进先出队列(FIFO)，是一种特殊的管道，存在于文件系统中。命名管道与管道非常类似，但是又有自身的显著特征：
- 命名管道可以用于任何两个进程间的通信，而不限于同源的两个进程。
- 命名管道作为一种特殊的文件存放在文件系统中，而不是像管道那样存放在内核中。当进程对命名管道的使用结束后，命名管道依然存在于文件系统中，除非对其进行删除操作，否则该命名管道不会自行消失。
和管道一样，命名管道也只能用于数据的单向传输，如果要用命名管道实现两个进程间数据的双向传输，建议使用两个单向的命名管道。
创建命名管道
在命令行上创建命名管道
可以通过命令行命令 mkfifo 或 mknod 创建命名管道：
$ mkfifo /tmp/testp
$ mknod /tmp/testp p
可以通过 ls 命令查看命名管道的文件属性：
输出中的第一个字符为 p，表示这个文件的类型为管道。最后的 | 符号是有 ls 命令的 -F 选项添加的，也表示这个一个管道。
在程序中创建命名管道
在程序中创建命名管道，可以使用 mkfifo 函数，其签名如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h> int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
参数 pathname 是一个字符串指针，用于存放命名管道的文件路径。参数 mode 用于表示指定所创建文件的权限。该函数调用成功时返回 0；调用失败时返回 -1。
mkfifo 函数是一个专门用来创建命名管道的函数，而另外一个函数 mknod 却可以兼职创建命名文件，其函数签名如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h> int mknod(char *pathname, mode_t mode, dev_t dev);
创建命名管道只是 mknod 函数的功能之一，它的前两个参数和 mkfifo 函数相同。在创建命名管道时，为第三个参数 dev 传递 0 就可以了。该函数调用成功时返回 0；调用失败时返回 -1。
在程序中使用命名管道
下面的 demo 模拟一个生产者进程和消费者进程，二者通过命名管道传输数据。生产者的代码如下：
#include <limits.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h> #define FIFO_NAME "/tmp/testp"
#define BUFFER_SIZE 4096
#define TEN_MEG (1024 * 1024 * 10) int main(void)
{
int pipe_fd;
int res;
int open_mode = O_WRONLY;
int bytes_sent = ;
char buffer[BUFFER_SIZE + ]; if(access(FIFO_NAME, F_OK) == -)
{
res = mkfifo(FIFO_NAME, );
if(res != )
{
fprintf(stderr, "Could not create fifo %s\n", FIFO_NAME);
exit(EXIT_FAILURE);
}
} printf("Process %d opening FIFO O_WRONLY\n", getpid());
pipe_fd = open(FIFO_NAME, open_mode);
printf("Process %d opened fd %d\n", getpid(), pipe_fd); if(pipe_fd != -)
{
while(bytes_sent < TEN_MEG)
{
res = write(pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
if(res == -)
{
fprintf(stderr, "Write error on pipe\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
bytes_sent += res;
}
(void)close(pipe_fd);
}
else
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Process %d finished\n", getpid());
exit(EXIT_SUCCESS);
}
把上面的代码保存到文件 namedpipedemo.c 中。
消费者的代码如下：
#include <limits.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h> #define FIFO_NAME "/tmp/testp"
#define BUFFER_SIZE 4096 int main(void)
{
int pipe_fd;
int res;
int open_mode = O_RDONLY;
int bytes_read = ;
char buffer[BUFFER_SIZE + ]; memset(buffer, '\0', sizeof(buffer)); printf("Process %d opening FIFO O_RDONLY\n", getpid());
pipe_fd = open(FIFO_NAME, open_mode);
printf("Process %d opened fd %d\n", getpid(), pipe_fd); if(pipe_fd != -)
{
do
{
res = read(pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
bytes_read += res;
} while (res > );
(void)close(pipe_fd);
}
else
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Process %d finished, %d bytes read\n", getpid(), bytes_read);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
把上面的代码保存到文件 namedpipedemo2.c 中。并分别编译这两个程序：
$ gcc -Wall namedpipedemo.c -o pipe1
$ gcc -Wall namedpipedemo2.c -o pipe2
先在一个终端中执行生产者：
然后在另一个终端中执行消费者：
结果是二者完成数据传输后都返回了：
删除命名管道
删除命名管道和删除一个普通文件没有什么区别：
$ rm /tmp/testp
这就可以了！
参考：
《Linux 程序设计》
《Linux 环境下 C 编程指南》