socketpair函数详解

socketpair() 是 Unix/Linux 系统中用于创建一对相互连接的匿名套接字的系统调用，专为 进程间通信 (IPC) 设计。这对套接字在创建后即处于连接状态，无需绑定地址或手动连接，特别适用于父子进程或线程间通信。

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]);

核心特性

1. 匿名连接
   • 套接字对在创建时已自动连接，无需调用 bind(), listen(), accept(), connect()。
2. 双向通信
   • 两个套接字均可读写（全双工）。
3. 高效 IPC
   • 数据在内核中直接传递，无需经过网络协议栈。
4. 无文件路径
   • 与命名 Unix 套接字不同，不会在文件系统中创建节点。

使用场景

1. 父子进程通信
   • 父进程创建套接字对 → fork() → 父子进程各关闭一端 → 通过剩余套接字通信。
2. 线程间通信
   • 线程可直接通过套接字描述符交换数据。
3. 替代管道 (pipe)
   • 提供双向通信能力（管道是单向的）。

使用步骤

1. 调用 socketpair() 创建套接字对
2. 根据场景关闭不需要的描述符
3. 通过 read()/write() 或 send()/recv() 通信
4. 通信完成后关闭所有描述符

示例代码：父子进程通信

#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main() {int sv[2];  // 套接字对pid_t pid;char buf[128];// 1. 创建流式套接字对if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, sv) == -1) {perror("socketpair");exit(1);}// 2. 创建子进程pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork");exit(1);}if (pid == 0) { // 子进程close(sv[0]);  // 关闭父进程端// 3. 向父进程发送消息const char *msg = "Hello from child";write(sv[1], msg, strlen(msg) + 1);// 4. 接收父进程回复read(sv[1], buf, sizeof(buf));printf("Child received: %s\n", buf);close(sv[1]);  // 关闭子进程端exit(0);} else { // 父进程close(sv[1]);  // 关闭子进程端// 3. 接收子进程消息read(sv[0], buf, sizeof(buf));printf("Parent received: %s\n", buf);// 4. 回复子进程const char *reply = "Hello from parent";write(sv[0], reply, strlen(reply) + 1);close(sv[0]);  // 关闭父进程端wait(NULL);    // 等待子进程退出}return 0;
}

关键参数详解

1. domain 协议族

• AF_UNIX / AF_LOCAL
  本地通信（进程间通信），唯一推荐选项（其他如 AF_INET 通常不支持）。

2. type 套接字类型

3. protocol

• 固定为 0（系统自动选择协议）。

与管道的对比

常见错误处理

if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, sv) == -1) {switch(errno) {case EMFILE:  // 进程描述符耗尽perror("Too many open files");break;case EAFNOSUPPORT: // 不支持的协议族perror("Unsupported address family");break;case EPROTONOSUPPORT: // 不支持的协议perror("Unsupported protocol");break;default:perror("socketpair");}exit(EXIT_FAILURE);
}

注意事项

1. 描述符关闭
   • 通信双方需显式关闭未使用的描述符（避免资源泄漏）。
2. 协议族限制
   • 可移植代码应仅使用 AF_UNIX（其他协议族如 AF_INET 可能不被支持）。
3. 阻塞与非阻塞
   • 默认阻塞模式，可通过 fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK) 或 SOCK_NONBLOCK 标志设为非阻塞。
4. 进程关系
   • 套接字对只能在有亲缘关系的进程间继承（或通过 sendmsg() 传递描述符）。

适用场景对比

socketpair() 是进程间双向通信的轻量级解决方案，结合了管道的易用性和套接字的灵活性，尤其适合需要在亲缘进程间高效传递数据的场景。