C#与C++交互开辟系列（十八）：跨历程通讯之命名管道（Named Pipes） ...

1、前言

在 C# 和 C++ 应用程序之间进行数据互换时，命名管道（Named Pipes）是一种简单高效的历程间通讯（IPC）方式。命名管道提供了可靠的双向通讯通道，适合用于同一台呆板上的跨历程通讯。本文将深入介绍如安在 C# 和 C++ 程序中利用命名管道进行数据传输，包罗详细的示例代码，帮助读者在实践中利用并调试这一技能。
2、什么是命名管道？

命名管道是 Windows 提供的一种 IPC 机制，支持双向数据流。与匿名管道不同，命名管道可以跨历程、跨用户访问。管道是由一个唯一的名称标识的，因此不同程序可以通过名称找到并利用相同的管道。命名管道适合中小规模的数据互换，对数据实时性和可靠性要求高的场景。
3、实现步调

• C++ 端：创建命名管道并写入数据
  
  
  
  • 利用 Windows API CreateNamedPipe 创建管道。
    
  • 通过 WriteFile 写入数据到管道。
    
  • 调用 CloseHandle 关闭管道。
    
  
  
• C# 端：连接到命名管道并读取数据
  
  
  
  • 利用 NamedPipeClientStream 连接受道。
    
  • 通过 StreamReader 读取数据。
    
  • 关闭连接。
    
  
  

4、示例代码

下面的代码展示了一个完整的跨历程通讯实例。C++ 程序作为管道服务器，创建命名管道并发送消息；C# 程序作为客户端，从管道读取数据。
4.1 C++ 服务器代码

首先，我们创建一个名为“MyPipe”的管道，并写入一条文本消息到管道中：

1. #include <windows.h>
2. #include <iostream>
4. int main() {
5.     // 创建命名管道
6.     HANDLE hPipe = CreateNamedPipe(TEXT("\\\\.\\pipe\\MyPipe"),
7.                                    PIPE_ACCESS_OUTBOUND,
8.                                    PIPE_TYPE_BYTE | PIPE_WAIT,
9.                                    1, 0, 0, 0, NULL);
11.     if (hPipe == INVALID_HANDLE_VALUE) {
12.         std::cerr << "Failed to create named pipe. Error: " << GetLastError() << std::endl;
13.         return 1;
14.     }
16.     // 等待客户端连接
17.     std::cout << "Waiting for client connection..." << std::endl;
18.     if (ConnectNamedPipe(hPipe, NULL)) {
19.         const char* message = "Hello from C++";
20.         DWORD bytesWritten;
21.         if (WriteFile(hPipe, message, strlen(message) + 1, &bytesWritten, NULL)) {
22.             std::cout << "Message sent to client." << std::endl;
23.         } else {
24.             std::cerr << "Failed to write to pipe. Error: " << GetLastError() << std::endl;
25.         }
26.     } else {
27.         std::cerr << "Failed to connect to named pipe. Error: " << GetLastError() << std::endl;
28.     }
30.     // 关闭管道句柄
31.     CloseHandle(hPipe);
32.     return 0;
33. }

复制代码

  代码分析：
  

• CreateNamedPipe：创建一个名为“MyPipe”的命名管道，指定为字节流类型（PIPE_TYPE_BYTE）。
  
• ConnectNamedPipe：期待客户端连接。
  
• WriteFile：将文本消息写入管道中。
  

  4.2 C# 客户端代码

C# 客户端程序连接到同名的管道，并读取消息：

1. using System;
2. using System.IO;
3. using System.IO.Pipes;
5. class Program {
6.     static void Main() {
7.         // 连接到命名管道
8.         using (var pipeClient = new NamedPipeClientStream(".", "MyPipe", PipeDirection.In)) {
9.             pipeClient.Connect();
11.             // 读取数据
12.             using (var reader = new StreamReader(pipeClient)) {
13.                 string message = reader.ReadToEnd();
14.                 Console.WriteLine("Received from C++: " + message);
15.             }
16.         }
17.     }
18. }

复制代码

  代码分析：
  

• NamedPipeClientStream：创建命名管道客户端，连接到“MyPipe”管道。
  
• StreamReader：用于从管道中读取数据，直到读取完毕。
  

  5、运行步调

• 编译并运行 C++ 服务器程序，期待客户端连接。
  
• 运行 C# 客户端程序，连接到管道并读取消息。
  

在运行过程中，C++ 服务器程序会输出“Waiting for client connection...”，当客户端连接后，客户端会显示从管道中接收到的消息“Received from C++: Hello from C++”。

6、留意事项

• 命名管道名称：管道的名称在服务器和客户端之间必须一致。通常采用 \\.\pipe\PipeName 的格式，其中 PipeName 为自界说名称。
  
• 双向通讯：可以通过设置 PIPE_ACCESS_DUPLEX 实现双向通讯，此时需要在服务器和客户端都调用 ReadFile 和 WriteFile。
  
• 非常处理：在生产情况中，建议加入更多的非常处理，确保管道连接停止时可以大概正确地开释资源。
  

7、应用场景

命名管道非常适合用于以下场景：

• 单机多历程数据互换：例如监控和控制体系，其中一个历程负责采集数据，另一个历程负责数据处理。
  
• 实时数据传输：如实时日志记录，将数据从一个程序实时传输到另一个程序中进行存储或分析。
  

8、优缺点

• 优点：
  
  
  
  • 支持双向通讯。
    
  • 简单易用，无需复杂的网络配置。
    
  • 支持多客户端连接同一个命名管道。
    
  
  
• 缺点：
  
  
  
  • 仅适合同一台计算机上的历程间通讯。
    
  • 传输速率相对较慢，不适合大规模数据传输。
    
  
  

9、总结

命名管道是一种高效、可靠的 IPC 方式，在需要简单、双向的本地通讯场景中非常适用。通过利用 C# 和 C++ 两种语言编写的示例程序，展示了怎样创建和利用命名管道实现跨历程的数据传输。在现实应用中，可以根据业务需求调解管道名称、数据流向和非常处理，使其更好地服务于体系需求。
在下一篇文章中，我们将讨论怎样利用 套接字（Sockets） 进行跨历程通讯，这种方法支持跨网络的数据传输，适用于分布式体系。

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