【无标题】无名管道

无名管道（Unnamed Pipe，也称为匿名管道）是 Unix/Linux 系统中最基础的进程间通信（IPC）机制之一，用于在有亲缘（亲缘）关系的进程（如父子进程、兄弟进程）之间进行单向问数据传输。

无名管道的核心特点

1. 无标识：不像命名管道（FIFO）有文件系统中的路径标识，无名管道仅存在于内存中，进程通过文件描述符访问。
2. 半双工：数据只能单向流动，如需双向通信需创建两个无名管道。
3. 亲缘关系限制：仅能在父子进程、兄弟进程等有共同祖先的进程间使用（通过 fork 继承管道的文件描述符）。
4. 面向字节流：数据按字节顺序传输，没有消息边界（类似 TCP 流）。
5. 阻塞特性：
   • 读端：管道为空时，读操作会阻塞，直到有数据写入。
   • 写端：管道满时，写操作会阻塞，直到数据被读取。
   • 若写端关闭，读端会读到 0（表示数据结束）；若读端关闭，写操作会触发 SIGPIPE 信号（默认终止进程）。

无名管道的创建与使用

通过 pipe() 系统调用创建无名管道，函数原型：

#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]);

• 参数 pipefd 是一个长度为 2 的数组，用于存储管道的两个文件描述符：
  • pipefd[0]：读端（接收数据）
  • pipefd[1]：写端（发送数据）
• 返回值：成功返回 0，失败返回 -1 并设置 errno。

使用流程（父子进程通信示例）

1. 父进程调用 pipe() 创建管道。
2. 父进程调用 fork() 创建子进程，子进程会继承管道的两个文件描述符。
3. 关闭不需要的端（如父进程关闭读端，子进程关闭写端，实现父→子通信）。
4. 通过 write() 写入数据，read() 读取数据。
5. 通信结束后关闭管道描述符。

示例代码：

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

int main() {
    int pipefd[2];
    char buf[1024];
    
    // 1. 创建无名管道
    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe failed");
        return 1;
    }
    
    // 2. 创建子进程
    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork failed");
        return 1;
    }
    
    if (pid == 0) {  // 子进程：读数据
        close(pipefd[1]);  // 关闭子进程的写端（不需要）
        
        // 读取管道数据
        ssize_t n = read(pipefd[0], buf, sizeof(buf));
        if (n > 0) {
            printf("子进程收到：%.*s\n", (int)n, buf);
        }
        
        close(pipefd[0]);  // 关闭读端
        return 0;
    } else {  // 父进程：写数据
        close(pipefd[0]);  // 关闭父进程的读端（不需要）
        
        // 向管道写入数据
        const char *msg = "Hello from parent!";
        write(pipefd[1], msg, strlen(msg));
        
        close(pipefd[1]);  // 关闭写端（触发子进程读端返回0）
        return 0;
    }
}

无名管道的应用场景

• 父子进程间的简单数据传递（如父进程向子进程传递配置参数）。
• shell 中的管道命令（如 ls | grep "txt"，通过无名管道连接 ls 和 grep 进程）。
• 进程间的简单协同（如子进程完成任务后向父进程发送通知）。

与命名管道（FIFO）的核心区别

总结：无名管道是一种轻量级的 IPC 机制，适用于亲缘进程间的简单单向通信，其设计简单、效率较高，但受限于亲缘关系和半双工特性，无法满足复杂通信场景。