TCP/IP网络编程之进程与间通信

编译pipe2.c并运行

# gcc pipe2.c -o pipe2 
# ./pipe2 
Parent proc output: Who are you? 
Child proc output: Thank you for your message 

运行结果和我们设想一致，不过如果尝试将18行的代码注释后再运行，虽然这行代码只将运行时间延迟了两秒，但一旦注释便会引发错误，是什么原因呢?

向管道传递数据时，先读的进程会把数据取走。简言之，数据进入管道后成为无主数据，也就是通过read函数先读取数据的进程将得到数据，即使该进程将数据传到了管道。因此，注释第18行将产生问题，在第19行，子进程将读回自己在第17行向管道发送的数据。结果父进程调用read函数后将无限期等待数据进入管道。

从上述示例可以看到，只用一个管道进行双向通信并非易事，为了简化在进行双向通信时，既然一个管道很难完成的任务，不如就让两个管道来一起完成?因此创建两个管道，各自负责不同的数据流动即可。其过程如图1-4所示

图1-4 双向通信模型2

由图1-4可知，使用两个管道可以解决单单通过一个管道来进行双向通信的麻烦，下面采用上述模型来改进pipe2.c。

pipe3.c

#include <stdio.h> 
#include <unistd.h> 
#define BUF_SIZE 30 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
int fds1[2], fds2[2]; 
char str1[] = "Who are you?"; 
char str2[] = "Thank you for your message"; 
char buf[BUF_SIZE]; 
pid_t pid; 
pipe(fds1), pipe(fds2); 
pid = fork(); 
if (pid == 0) 
{ 
write(fds1[1], str1, sizeof(str1)); 
read(fds2[0], buf, BUF_SIZE); 
printf("Child proc output: %s n", buf); 
} 
else 
{ 
read(fds1[0], buf, BUF_SIZE); 
printf("Parent proc output: %s n", buf); 
write(fds2[1], str2, sizeof(str2)); 
sleep(3); 
} 
return 0; 
} 

• 第13行：创建两个管道
• 第17、33行：子进程可以通过数组fds1指向的管道向父进程传输数据
• 第18、25行：父进程可以通过数组fds2指向的管道向子进程传输数据
• 第26行：没有太大的意义，只是为了延迟父进程终止的插入的代码

编译pipe3.c并运行

# gcc pipe3.c -o pipe3 
# ./pipe3 
Parent proc output: Who are you? 
Child proc output: Thank you for your message 

运用进程间通信

上一节学习了基于管道的进程间通信方法，接下来将其运用到网络代码中。如前所述，进程间通信与创建服务端并没有直接关联，但有助于理解操作系统。

保存消息的回声服务端

扩展TCP/IP网络编程之多进程服务端(二)这一章的echo_mpserv.c，添加将回声客户端传输的字符串按序保存到文件中。我们可以将这个任务交给另外的进程，换言之，另行创建进程，从向客户端服务的进程字符串信息。当然，该过程需要创建用于接收数据的管道。

下面给出示例，该示例可以与任意回声客户端配合运行，我们将用之前介绍过的echo_mpserv.c。

echo_storeserv.c

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#include <unistd.h> 
#include <signal.h> 
#include <sys/wait.h> 
#include <arpa/inet.h> 
#include <sys/socket.h> 
#define BUF_SIZE 100 
void error_handling(char *message); 
void read_childproc(int sig); 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
int serv_sock, clnt_sock; 
struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr; 
int fds[2]; 
pid_t pid; 
struct sigaction act; 
socklen_t adr_sz; 
int str_len, state; 
char buf[BUF_SIZE]; 
if (argc != 2) 
{ 
printf("Usage : %s <port>n", argv[0]); 
exit(1); 
} 
act.sa_handler = read_childproc; 
sigemptyset(&act.sa_mask); 
act.sa_flags = 0; 
state = sigaction(SIGCHLD, &act, 0); 
serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr)); 
serv_adr.sin_family = AF_INET; 
serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); 
if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1) 
error_handling("bind() error"); 
if (listen(serv_sock, 5) == -1) 
error_handling("listen() error"); 
pipe(fds); 
pid = fork(); 
if (pid == 0) 
{ 
FILE *fp = fopen("echomsg.txt", "wt"); 
char msgbuf[BUF_SIZE]; 
int i, len; 
for (i = 0; i < 10; i++) 
{ 
len = read(fds[0], msgbuf, BUF_SIZE); 
fwrite((void *)msgbuf, 1, len, fp); 
} 
fclose(fp); 
return 0; 
} 
while (1) 
{ 
adr_sz = sizeof(clnt_adr); 
clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &adr_sz); 
if (clnt_sock == -1) 
continue; 
else 
puts("new client connected..."); 
pid = fork(); 
if (pid == 0) 
{ 
close(serv_sock); 
while ((str_len = read(clnt_sock, buf, BUF_SIZE)) != 0) 
{ 
write(clnt_sock, buf, str_len); 
write(fds[1], buf, str_len); 
} 
close(clnt_sock); 
puts("client disconnected..."); 
return 0; 
} 
else 
close(clnt_sock); 
} 
close(serv_sock); 
return 0; 
} 
void read_childproc(int sig) 
{ 
pid_t pid; 
int status; 
pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG); 
printf("removed proc id: %d n", pid); 
} 
void error_handling(char *message) 
{ 
fputs(message, stderr); 
fputc('n', stderr); 
exit(1); 
}　 

• 第47、48行：第47行创建管道，第48行创建负责保存文件的进程
• 第49~62行：第49行创建的子进程运行区域，该区域从管道出口fds[0]读取数据并保存到文件中。另外，上述服务端并不终止运行，而是不断向客户端提供服务。因此，数据在文件中累计到一定程序即关闭文件，该过程通过第55行的循环完成
• 第80行：第73行通过fork函数创建的所有子进程将复制第47行创建的管道的文件描述符，因此，可以通过管道入口fds[1]传递字符串信息

（编辑：南京站长网）

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