无名管道

Linux 提供了多种进程间通信（IPC）方式，其中之一就是管道。管道又可分为两种：无名管道（pipe）和有名管道（fifo）。在终端上，使用无名管道可以像这样：ls ./ | less。

IPC机制

• Linux有多种进程间通信（IPC）方式，如果没有IPC，进程只能通过文件系统互相交换信息。

• 常用的IPC有如下几种：

  • 管道
  • 信号量
  • 共享内存
  • 消息队列

管道

管道分为两种：

• 无名管道（pipe）：是与内存中的一个索引节点相关联的两个文件描述符，没有名字，不会在文件系统中出现。

  例子：下面命令使用 |作为无名管道，将ls的输出传给less命令的输入。

  $ ls ./ | less
  

• 有名管道（fifo）：出现于文件系统当中，遵循先入先出的原则来读取数据。

  例子：下面命令使用mkfifo fifo，创建一个有名管道名为fifo，ls的输出传到fifo中，less从fifo中取内容。

  当终端2先执行less < ./fifo时，没有内容输出，终端1执行ls ./ > fifo后，终端2开始输出。

  $ mkfifo fifo
  
  # 终端1
  $ ls ./ > fifo
  
  # 终端2
  $ less < ./fifo
  

pipe、fifo的名称并非硬性规定。

无名管道

• 管道是半双工，数据只能单向传递

• 管道只能在相关的、有共同祖先的进程之间使用

创建无名管道

创建管道使用pipe调用，关闭管道使用close调用

#include<unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);

如果成功建立了管道，则会打开两个文件描述符并把它们的值保存在一个整数数组中。其中，filedes[0]用于读出数据，filedes[1]用来写入数据 。成功返回0，否则返回-1。

无名管道创建示例代码

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
	int fd[2]; /* Array for file descriptors */

	if((pipe(fd)) < 0) {
		perror("pipe");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	printf("descriptors are %d, %d\n", fd[0], fd[1]);
	close(fd[0]);
	close(fd[1]);
	exit(EXIT_SUCCESS);
}

读写管道

从管道读出数据和写入数据，只要简单的使用read和write调用即可。read从fd[0]中读取数据，write向fd[1]中写入数据。

• 如果父进程向子进程发送数据，则父进程需关闭fd[0]并向fd[1]写入数据，子进程需关闭fd[1]，并从fd[0]读取数据。
• 反之亦然

读写管道示例代码

cat功能的又一实现

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <limits.h>

#define BUFSZ PIPE_BUF

void err_quit(char *msg);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd[2]; /* File descriptor array for the pipe */
	int fdin; /* Descriptor for input file */
	char buf[BUFSZ];
	int pid, len;

	/* Create the pipe */
	if((pipe(fd)) < 0)
		err_quit("pipe");
	
	/* Fork and close the appropriate descriptors */
	if((pid = fork()) < 0)
		err_quit("fork");
	if (pid == 0) {
	/* Child is reader, close the write descriptor */
		close(fd[1]);
		while((len = read(fd[0], buf, BUFSZ)) > 0)
			write(STDOUT_FILENO, buf, len);
		close(fd[0]);
	} else {
		/* Parent is writer, close the read descriptor */
		close(fd[0]);
		if((fdin = open(argv[1], O_RDONLY)) < 0) {
			perror("open");
			/* Send something */
			write(fd[1], "123\n", 4);
		}
		else {
		while((len = read(fdin, buf, BUFSZ)) > 0)
			write(fd[1], buf, len);
		close(fdin);
	}
	/* Close the write descriptor */
	close(fd[1]);
	}
	/* Reap the exit status */
	waitpid(pid, NULL, 0);

	exit(EXIT_SUCCESS);
}
	
void err_quit(char *msg)
{
	perror(msg);
	exit(EXIT_FAILURE);
}

输出

$ ./piperw abc.txt
adcdef