Linux 无名管道

在 Linux 系统中，进程间通信（IPC） 是一个非常重要的主题，而管道（pipe）是一种常用的通信方式。本教程将带你深入了解 无名管道（unnamed pipe） 的原理和使用方法。你将学会如何在父子进程之间使用无名管道传递数据，掌握 pipe() 函数的用法，并通过完整示例了解数据流的过程。无名管道简单、高效，是进程通信入门的最佳方式。

什么是无名管道？

无名管道是一种 单向通信机制，用于具有亲缘关系的进程之间的数据传输（例如父进程和子进程）。它具有以下特点：

1. 只能在创建它的进程及其子进程之间通信。
2. 数据只能单向流动。
3. 使用内核缓冲区，读写方式类似文件。

pipe() 函数介绍

在 C 语言中使用无名管道的关键函数是 pipe()，函数原型如下：

int pipe(int pipefd[2]);

说明：

• pipefd[0]：用于读取数据（读端）
• pipefd[1]：用于写入数据（写端）
• 成功返回 0，失败返回 -1

基本使用流程

使用无名管道的一般步骤如下：

1. 创建管道：pipe(fd)
2. 创建子进程：fork()
3. 父进程写入数据到 fd[1]，子进程从 fd[0] 读取（或反过来）
4. 使用完管道后关闭不需要的读写端（防止死锁）
5. 使用 read() 和 write() 进行通信

无名管道示例：父子进程通信

下面是一个完整示例，父进程向子进程发送一段消息。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main() {
    int pipefd[2];
    pid_t pid;
    char buffer[100];

    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe 创建失败");
        return 1;
    }

    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        perror("fork 创建失败");
        return 1;
    }

    if (pid == 0) {
        // 子进程：读取数据
        close(pipefd[1]); // 关闭写端
        read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer));
        printf("子进程收到信息：%s\n", buffer);
        close(pipefd[0]);
    } else {
        // 父进程：写入数据
        close(pipefd[0]); // 关闭读端
        char *msg = "你好，子进程！";
        write(pipefd[1], msg, strlen(msg) + 1); // 记得写入字符串结束符 '\0'
        close(pipefd[1]);
    }

    return 0;
}

运行结果：

子进程收到信息：你好，子进程！

注意事项

• 使用管道前必须先调用 pipe() 函数初始化两个文件描述符。
• 管道是单向通信的，如果需要双向通信，需要建立两个管道。
• 要关闭不需要的读/写端，否则容易导致进程阻塞。
• 传输的数据大小不宜超过内核缓冲区（通常为几 KB），否则 write() 会阻塞。

小结

通过本节内容，你已经学会了什么是无名管道，它的创建方法和通信原理。你了解了如何在父子进程之间使用 pipe()、fork()、read() 和 write() 实现进程间通信。虽然无名管道只支持单向传输和具有亲缘关系的进程，但它是 Linux IPC 的基础之一，为你后续学习命名管道、共享内存等打下了坚实的基础。