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Linux实验六：进程间通信深度解析（续）

2025-04-20 10:03:27 0浏览收藏

本实验通过CentOS 7系统，深入讲解Linux进程间通信（IPC）, 重点使用管道(pipe)实现父子进程间的单向数据传输。实验内容包括：创建管道，利用fork()创建子进程，父进程通过write()向管道写入"学号:XXX\n姓名:XXX"信息，子进程则通过read()读取并打印接收到的信息。实验最终完成了父子进程间的通信，并成功处理了潜在的僵尸进程问题，加深了对pipe、fork、read、write等系统调用的理解，以及进程间通信机制的掌握。通过本实验，读者将掌握Linux下进程间通信的基本方法，并能有效避免常见错误。

一、实验目的

1、理解 POSIX 和 System V 提供的 IPC 相关概念； 2、理解管道所使用的文件描述符数组如何实现父子进程间的通信； 3、掌握 IPC 常用的函数，如 pipe，mkfifo 等。

二、实验内容根据应用需要，父进程A需向子进程B传输消息 “Message here”，请使用管道技术完成此功能。

三、实验环境虚拟机软件：VMware 16 Pro Linux操作系统版本：CentOS-7-64位

四、参考代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char* argv[]) {
pid_t pid;
int fds[2];
char buf[256];
const char data[] = "Message here!";
int len = 0;
memset((void*)buf, 0, sizeof(buf));

// create pipe
if (pipe(fds) == 0) {
    if ((pid = fork()) == 0) {
        close(fds[1]);
        if ((len = read(fds[0], buf, strlen(data))) != -1) {
            printf("B read from A:%s!\n", buf);
        }
        close(fds[0]);
        exit(0);
    } else if (pid > 0) {
        close(fds[0]);
        if ((len = write(fds[1], data, strlen(data))) != -1) {
            printf("A write to B:%s!\n", data);
        }
        close(fds[1]);
        waitpid(pid, NULL, 0);
        exit(0);
    } else {
        printf("Create process error!\n");
        exit(-1);
    }
} else {
    printf("Create pipe error!\n");
    exit(-1);
}
}

五、实验步骤步骤1. 编辑源代码test6.c 源代码test6.c内容见上述参考代码。

Linux实验六：进程间通信（二）这段代码是一个简单的父子进程间通信的例子，使用了Linux系统调用中的管道（pipe）和进程创建（fork）。

在main函数中，定义了一些变量，包括一个pid_t类型的pid变量用于存储进程ID，一个整型数组fds用于存储管道的文件描述符，一个字符数组buf用于存储读取的数据，一个常量字符数组data存储要写入管道的数据，以及一个整型变量len用于存储读取或写入的字节数。使用memset将buf数组初始化为0，以确保没有垃圾数据残留。调用pipe函数创建管道，如果失败，则打印错误信息并退出程序。调用fork函数创建子进程。如果fork返回值为0，表示当前代码正在子进程中执行；如果大于0，表示当前代码正在父进程中执行；如果返回-1，表示创建进程失败。如果在子进程中，关闭了fds数组的写端（fds[1]），然后通过read函数从管道的读端（fds[0]）读取数据到buf数组中，并打印读取的数据。如果在父进程中，关闭了fds数组的读端（fds[0]），然后通过write函数将data数组中的数据写入管道的写端（fds[1]），并打印写入的数据。在父进程中调用waitpid函数等待子进程退出。父子进程均关闭了管道的相应端口，并退出程序。这段代码实现了父子进程间的单向通信，父进程向子进程写入数据，子进程读取并打印收到的数据。

步骤2. 编译源代码test6.c

gcc test6.c -o test6 -g

Linux实验六：进程间通信（二）步骤3. 运行可执行程序test6

./test6

Linux实验六：进程间通信（二）步骤4. 进一步调试源代码test6.c （1）将父进程发给子进程的消息“Message here”，改为发送：自己的学号和姓名（使用 \n 分隔）；

pid_t pid;
int fds[2];
char buf[256];
const char data[] = "\n学号:123456789\n姓名:zhc";
int len = 0;

（2）子进程运行结束前，输出“子进程在这里结束\n”；

if ((pid = fork()) == 0) {
close(fds[1]);
if ((len = read(fds[0], buf, strlen(data))) != -1) {
printf("B read from A:%s!\n", buf);
}
close(fds[0]);
printf("子进程在这里结束\n");
}

（3）父进程运行结束前，输出“父进程结束\n”。

else if (pid > 0) {
close(fds[0]);
if ((len = write(fds[1], data, strlen(data))) != -1) {
printf("A write to B:%s!\n", data);
}
close(fds[1]);
waitpid(pid, NULL, 0);
printf("父进程结束\n");
exit(0);
}

再重新编译test6.c，并运行可执行文件test6。结果如下图所示：

Linux实验六：进程间通信（二）六、实验结果调试后的最终源代码test6.c：

#include include 
include 
include 
include 
include 
int main(int argc, char* argv[]) {
pid_t pid;
int fds[2];
char buf[256];
const char data[] = "\n学号:123456789\n姓名:zhc";
int len = 0;
memset((void*)buf, 0, sizeof(buf));

// create pipe
if (pipe(fds) == 0) {
    if ((pid = fork()) == 0) {
        close(fds[1]);
        if ((len = read(fds[0], buf, strlen(data))) != -1) {
            printf("B read from A:%s!\n", buf);
        }
        close(fds[0]);
        printf("子进程在这里结束\n");
        exit(0);
    } else if (pid > 0) {
        close(fds[0]);
        if ((len = write(fds[1], data, strlen(data))) != -1) {
            printf("A write to B:%s!\n", data);
        }
        close(fds[1]);
        waitpid(pid, NULL, 0);
        printf("父进程结束\n");
        exit(0);
    } else {
        printf("Create process error!\n");
        exit(-1);
    }
} else {
    printf("Create pipe error!\n");
    exit(-1);
}
}

实验运行结果如下图所示。

Linux实验六：进程间通信（二）七、实验总结通过这次实验，我对进程间通信和Linux系统调用有了更深入的认识。这个简单的例子展示了如何使用管道（pipe）和进程创建（fork）来实现父子进程之间的通信，同时也揭示了一些潜在的问题和注意事项。