🚀 深入理解命名管道（FIFO）及其C++实现

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一、命名管道核心特性

1.1 🧩 基本概念

命名管道（FIFO）是一种特殊的文件类型，具有以下特点：

• 跨进程通信：允许无亲缘关系进程通信 🌐
• 文件系统可见：通过mkfifo创建实体文件 📂
• 双工限制：需分别以读/写模式打开文件描述符 🔄
• 阻塞特性：打开操作会阻塞直到另一端就绪 ⏳

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二、💻 代码实现解析

2.1 📁 公共头文件（common.hpp）

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>#define FIFO_FILE "./myfifo"  // 🚪 管道文件路径
#define MODE 0664             // 🔒 权限模式enum {FIFO_CREATE_ERR = 1,     // 🛠️ 创建错误FIFO_DELETE_ERR = 2,     // 🗑️ 删除错误FIFO_OPEN_ERROR = 3      // 🔓 打开错误
};class Init {  // 🔄 RAII管理管道生命周期
public:Init() {int n = mkfifo(FIFO_FILE, MODE);if(n == -1) {perror("❌ mkfifo");exit(FIFO_CREATE_ERR);}}~Init() {int m = unlink(FIFO_FILE);if(m == -1) {perror("❌ unlink");exit(FIFO_DELETE_ERR);}}
};

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2.2 🖥️ 服务器端（server.cpp）

#include "common.hpp"int main() {Init init;  // 🏗️ 自动创建管道int fd = open(FIFO_FILE, O_RDONLY);  // ⏸️ 阻塞直到客户端连接if(fd < 0) {perror(" open");exit(FIFO_OPEN_ERROR);}cout << " Server ready" << endl;while(true) {char buffer[1024];int bytes = read(fd, buffer, sizeof(buffer)-1);if(bytes > 0) {buffer[bytes] = '\0';cout << " Received: " << buffer << endl;} else if(bytes == 0) {cout << " Client disconnected" << endl;break;} else {perror(" read");break;}}close(fd);return 0;
}

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2.3 📱 客户端（client.cpp）

#include "common.hpp"int main() {int fd = open(FIFO_FILE, O_WRONLY);  // 🔔 触发服务器唤醒if(fd < 0) {perror(" open");exit(FIFO_OPEN_ERROR);}cout << " Connected to server" << endl;string line;while(getline(cin, line)) {write(fd, line.c_str(), line.size());  // 📤 发送数据}close(fd);return 0;
}

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三、🔧 运行机制图解

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四、💡 技术亮点分析

4.1 🚦 阻塞行为控制

// 服务器端 open() 阻塞示例
int fd = open(FIFO_FILE, O_RDONLY);  // ⏸️// 客户端 open() 解除阻塞
int fd = open(FIFO_FILE, O_WRONLY);  // ▶️

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4.2 ⚡ 数据传输特性

特性	描述	图标
字节流传输	无消息边界，需自定义协议	🌊
原子性保证	小于PIPE_BUF(通常4K)保证原子性	⚛️
流量控制	写满缓冲区后自动阻塞	🚧

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4.3 🐛 错误处理策略

if(write(fd, buf, len) == -1) {if(errno == EPIPE) {  // 💔 连接断开cout << " Connection closed" << endl;close(fd);exit(1);}perror(" write");
}

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五、🚀 编译运行演示

5.1 🔧 操作流程

# 终端1：启动服务器
$ ./server
🔄 Server ready# 终端2：启动客户端
$ ./client
💬 Please Enter@ Hello World!# 终端1显示
📥 Received: Hello World!

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