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1.socketpair

• pipe匿名管道：半双工的，只能用于父子进程（通过共享文件描述符的方式来通信，因为子进程继承了父进程的fd），或者亲缘关系的进程间通信
  会返回2个文件描述符
• 与pipe区别1：他是全双工的，其它一样
  与pipe区别2：会返回2个文件描述符，sv[0]和sv[1]都是既可以读也可以写，而pipe管道，是0作为读端，1作为写端
  相同点：只能用于父子进程，或者亲缘关系的进程间通信
• socketpair

功能：创建一个全双工的流管道
原型：
int socketpair(int domain,int type, int protocol, int sv[2])参数：
domain:协议家族
type：套接字类型
protocol：协议类型
sv：返回套接字对

-eg：代码：NetworkProgramming-master (1)\LinuxNetworkProgramming\P22sockpair.c

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// Created by jxq on 19-8-10.
//// socket编程 17#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/un.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0);int main(int argc, char** argv)
{int fd[2];int r = socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, fd);if (r < 0){ERR_EXIT("socketpair");}pid_t pid；pid = fork();if (pid == -1)ERR_EXIT("fork");if (pid > 0){//父进程使用fd[0],既可以接收，也可以发送int val = 0;close(fd[1]);while (1){++val;//父进程++printf("sending data: %d\n", val);write(fd[0], &val, sizeof val);//父子进程通信，不需要转换成网络字节序read(fd[0], &val, sizeof val);printf("recver data: %d\n", val);sleep(1);}}else if (pid == 0){close(fd[0]);int val;while (1){read(fd[1], &val, sizeof val);val++;//子进程++操作write(fd[1], &val, sizeof val);}}return 0;
}

• 测试：
  

2.sendmsg/recvmsg

• sendmsg：传递描述字
• recvmsg：接收描述字
• sendmsg和recvmsg与send和recv差不多的，但是sendmsg和recvmsg更强大，但是这俩的fd必须是套接口的fd，不能是普通文件fd

ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);struct msghdr {//msg_name和msg_namelen决定对方的地址信息，不关心可以填写0void         *msg_name;       /* optional address */socklen_t     msg_namelen;    /* size of address *///msg_iov是指向真正要发送的数据，类似send的缓冲区//msg_iov是一个指针，说明缓冲区有多个//msg_iovlen发送的缓冲区的个数struct iovec *msg_iov;        /* scatter/gather array */size_t        msg_iovlen;     /* # elements in msg_iov */void         *msg_control;    /* ancillary data, see below */辅助数据的指针size_t        msg_controllen; /* ancillary data buffer len */辅助数据的长度int           msg_flags;      /* flags on received message */辅助数据的接收选项
};

• man writev可以看到struct iovec 结构体

struct iovec {void  *iov_base;    /* Starting address */缓冲区size_t iov_len;     /* Number of bytes to transfer */缓冲区的长度
};

• msghdr结构体示意图
  buf1和buf2是两块缓冲区（因为指针所指向的缓冲区可以不止一个，可以是一个数组），所以此时msg_iovlen为2
  msg_iov指向结构体iovec，iovec结构体真正指定缓冲区buf1和buf1，这才是要发送的数据
  
• sendmsg要传递fd的话，还要发送一些控制信息（辅助数据）
  这些辅助数据由msg_control指定的数据结构控制；
  man recvmsg；

 struct cmsghdr {socklen_t     cmsg_len;     /* data byte count, including hdr */整块数据的长度int           cmsg_level;   /* originating protocol */传递什么样子的fdint           cmsg_type;    /* protocol-specific type */传递什么样子的fd/* followed byunsigned char cmsg_data[]; */若是一组fd，则填充到这里};

• 辅助数据的内存对齐
  将cmsghdr()看成是一块辅助数据对象的头部，于其数据之间需要填充字节，保证字节对齐；
  两块块辅助数据对象之间也会填充字节，保证字节对齐；
  辅助数据可能有多块，块与块之间有数据填充
  

man CMSG_FIRSTHDR

通过msgh指针获取第一条消息的头部信息
struct cmsghdr *CMSG_FIRSTHDR(struct msghdr *msgh);通过msgh指针获取下一条消息的头部信息
struct cmsghdr *CMSG_NXTHDR(struct msghdr *msgh, struct cmsghdr *cmsg);size_t CMSG_ALIGN(size_t length);对齐size_t CMSG_SPACE(size_t length);辅助数据对象的占用空间，length是辅助数据对象的数据的长度
辅助数据对象的cmsg_len+cmsg_level+cmg_type+填充字节+数据，包含辅助数据之间的填充字节size_t CMSG_LEN(size_t length);辅助数据对象的cmsg_len+cmsg_level+cmg_type+填充字节+数据，不包含辅助数据之间的填充字节
unsigned char *CMSG_DATA(struct cmsghdr *cmsg);

• 代码：NetworkProgramming-master (1)\LinuxNetworkProgramming\P22sockpair02.cpp

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// Created by jxq on 19-8-10.
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// Created by jxq on 19-8-10.
//// socket编程 17#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/un.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>using namespace std;#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0);void send_fd(int sock_fd, int send_fd)
{int ret;struct msghdr msg;struct cmsghdr *p_cmsg;//p_cmsg一定要指向某块缓冲区struct iovec vec;char cmsgbuf[CMSG_SPACE(sizeof(send_fd))];  // 获取辅助数据对象的空间int *p_fds;char sendchar = 0;//第一步指定缓冲区：msg_iov是指向真正要发送的数据，类似send的缓冲区msg.msg_name = NULL;msg.msg_namelen = 0;msg.msg_iov = &vec;//指定缓冲区，msg_iov指向vec结构体msg.msg_iovlen = 1; // 主要目的不是传递数据，是为了发送辅助数据，故只传1个字符msg.msg_flags = 0;//填充vec结构体vec.iov_base = &sendchar;vec.iov_len = sizeof(sendchar);//第二步：填充辅助数据开始//msg_control指向辅助数据msg.msg_control = cmsgbuf;msg.msg_controllen = sizeof(cmsgbuf);p_cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg);   // CMSG_FIRSTHDR宏可以得到首个 cmsghdr 结构体的头部指针p_cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET;//表示要传递fdp_cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS;//表示要传递fdp_cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(send_fd));// 传入结构体指针 p_cmsg ，宏CMSG_DATA 可以得到准备存放send_fd 的位置指针，将send_fd 放进去p_fds = (int *)CMSG_DATA(p_cmsg);//通过CMSG_DATA函数得到数据数据的首地址*p_fds = send_fd; // 将send_fd放到4个字节的*p_fds空间中 //填充辅助数据结束ret = sendmsg(sock_fd, &msg, 0);if (ret != 1)ERR_EXIT("sendmsg");
}int recv_fd(const int sock_fd)
{int ret;struct msghdr msg;char recvchar;struct iovec vec;int recv_fd;char cmsgbuf[CMSG_SPACE(sizeof(recv_fd))];struct cmsghdr *p_cmsg;int *p_fd;vec.iov_base = &recvchar;vec.iov_len = sizeof(recvchar);msg.msg_name = NULL;msg.msg_namelen = 0;msg.msg_iov = &vec;msg.msg_iovlen = 1;msg.msg_control = cmsgbuf;msg.msg_controllen = sizeof(cmsgbuf);msg.msg_flags = 0;p_fd = (int *)CMSG_DATA(CMSG_FIRSTHDR(&msg));*p_fd = -1;ret = recvmsg(sock_fd, &msg, 0);if (ret != 1)ERR_EXIT("recvmsg");//取出辅助数据p_cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg);   // 首个cmsghdr地址if (p_cmsg == NULL)ERR_EXIT("no passed fd");//真正的数据部分取出来p_fd = (int *)CMSG_DATA(p_cmsg);    // 文件描述符recv_fd = *p_fd;if (recv_fd == -1)ERR_EXIT("no passed fd");return recv_fd;
}int main(int argc, char** argv)
{int socketfd[2];int r = socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, socketfd);if (r < 0){ERR_EXIT("socketpair");}pid_t pid = fork();//如果是子进程打开的fd，父进程只能通过fd的传递方法来实现共享子进程的fd//fd的传递只能通过UNIX域协议socket，tcp和udp是不能传递fd的if (pid == -1){ERR_EXIT("fork");}if (pid > 0){int val = 0;close(socketfd[1]);int fd = recv_fd(socketfd[0]);char buf[1024] = {0};read(fd, buf, sizeof buf);printf("buf =  %s\n", buf);}else if (pid == 0){close(socketfd[0]);int fd;fd = open("test.txt", O_RDONLY);if (fd == -1){ERR_EXIT("open");}send_fd(socketfd[1], fd);//将子进程的fd传递给父进程}return 0;
}

• 测试：
  

• Makefile

.PHONY:clean all
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
BIN=socketpair sendfd
all:$(BIN)
%.o:%.c$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
clean:rm -f *.o $(BIN)

3.UNIX域套接字传递描述符字