使用管道实现父子进程间通信

题目

使用管道实现父子进程间通信

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

管道原理,父子进程通信,文件描述符

快速回答

在父子进程间使用管道通信的核心步骤：

1. 父进程调用pipe()创建管道，获得两个文件描述符
2. 父进程调用fork()创建子进程
3. 父进程关闭读端，向写端发送数据
4. 子进程关闭写端，从读端接收数据
5. 双方通信完成后关闭文件描述符

原理说明

管道是Unix/Linux中最基础的进程间通信机制，本质是内核维护的环形缓冲区。特点：

• 单向通信：数据只能从写端流向读端
• 血缘关系：仅适用于父子进程等有亲缘关系的进程
• 字节流传输：无消息边界，按写入顺序读取

代码示例（C语言）

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

int main() {
    int fd[2];  // fd[0]:读端, fd[1]:写端
    char buf[20];

    // 1. 创建管道
    if (pipe(fd) == -1) {
        perror("pipe");
        return 1;
    }

    // 2. 创建子进程
    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        return 1;
    }

    if (pid > 0) {  // 父进程
        close(fd[0]);  // 关闭读端
        write(fd[1], "Hello child!", 12);  // 写入数据
        close(fd[1]);  // 关闭写端
    } else {         // 子进程
        close(fd[1]);  // 关闭写端
        read(fd[0], buf, sizeof(buf));  // 读取数据
        printf("Received: %s\n", buf);
        close(fd[0]);  // 关闭读端
    }
    return 0;
}

最佳实践

• 及时关闭未用描述符：父子进程需立即关闭不需要的端口，避免资源泄漏
• 检查返回值：所有系统调用都应检查错误返回值
• 同步控制：复杂场景需配合wait()等同步机制

常见错误

• 忘记关闭描述符：导致进程无法检测到EOF，造成阻塞
• 双向通信未用两个管道：单管道只能单向通信，双向需创建两个独立管道
• 未处理阻塞：读写操作默认阻塞，需考虑非阻塞模式或超时机制

扩展知识

• 命名管道（FIFO）：通过文件系统可见，允许无亲缘关系进程通信
• 管道容量：Linux默认64KB，写满时write()阻塞，读空时read()阻塞
• 替代方案：进程无亲缘关系时，可考虑消息队列或套接字