无名管道
1 无名管道概述
管道(pipe)又称无名管道。无名管道是一种特殊类型的文件，在应用层体现为两个打开的文件描述符。
管道是最古老的UNIX IPC（进程间通信方式）方式，其特点是：
- 半双工，数据在同一时刻只能在一个方向上流动。
- 数据只能从管道的一端写入，从另一端读出。
- 写入管道中的数据遵循先入先出的规则。
- 管道所传送的数据是无格式的，这要求管道的读出方与写入方必须事先约定好数据的格式，如多少字节算一个消息等。
- 管道不是普通的文件，不属于某个文件系统，其只存在于内存(内核内存中，而不是进程内存中)中。
- 管道在内存中对应一个缓冲区。不同的系统其大小不一定相同。
- 从管道读数据是一次性操作，数据一旦被读走，它就从管道中被抛弃，释放空间以便写更多的数据。
- 管道没有名字，只能在具有血缘关系(公共祖先)的进程之间使用。
2 无名管道的创建
经由参数
filedes返回两个文件描述符
#include <unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);
参数：
filedes为int型数组的首地址，其存放了管道的文件描述符fd[0]、fd[1]
filedes[0]为读而打开，filedes[1]为写而打开管道
返回值：
成功：0
失败：-1
注：在使用无名管道的时候，必须事先确定谁发，谁收
例：父进程发、子进程收
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
//创建一个无名管道
//父进程发、子进程收
int fd[2];
pipe(fd);
//创建一个子进程
pid_t pid = fork();
if(pid == 0) //子进程
{
//子进程的写端无意义（可以事先关闭）
close(fd[1]);
//子进程接受父进程消息
printf("子进程%d正在等待父进程的消息\n",getpid());
unsigned char buf[128] = "";
read(fd[0], buf, sizeof(buf));
printf("子进程%d读到的消息为：%s\n", getpid(), buf);
//子进程读完数据，应该关闭读端
close(fd[0]);
//显示退出
_exit(-1);
}
else if(pid > 0) //父进程
{
//父进程的读端无意义（可以事先关闭）
close(fd[0]);
//写段写入数据
printf("父进程：%d将3秒后写入数据hello pipe\n", getpid());
sleep(3);
write(fd[1], "hello pipe", strlen("hello pipe"));
printf("父进程：%d完成写入\n", getpid());
//通信完成，应该关闭写端
close(fd[1]);
//等待子进程退出
wait(NULL);
}
return 0;
}
注：为什么无名管道不需要名字，且只能血缘关系通信？
因为父进程创建好管道后再创建子进程，子进程会连同管道一起复制，这样父子进程就能操作同一管道了。
3 无名管道读写的特点
- 默认用read函数从管道中读数据是阻塞的。
- 调用write函数向管道里写数据，当缓冲区已满时write也会阻塞。
- 通信过程中，读端口全部关闭后，写进程向管道内写数据时，写进程会（收到SIGPIPE(管道退出)信号）退出。|
例：管道写数据，缓冲区满时阻塞
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
//创建一个无名管道
//父进程发、子进程收
int fd[2];
pipe(fd);
//创建一个子进程
pid_t pid = fork();
if(pid == 0) //子进程
{
getchar();
//显示退出
_exit(-1);
}
else if(pid > 0) //父进程
{
int i = 0;
for(i = 0; i < 1000; i++)
{
char buf[128] = "";
write(fd[1], buf, 128);
printf("i=%d\n",i+1);
}
//等待子进程退出
wait(NULL);
}
return 0;
}
例：读端口全部关闭后，写进程向管道内写数据时，写进程会（收到SIGPIPE(管道退出)信号）退出
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
//创建一个无名管道
//父进程发、子进程收
int fd[2];
pipe(fd);
//创建一个子进程
pid_t pid = fork();
if(pid == 0) //子进程
{
//子进程的写端无意义（可以事先关闭）
close(fd[1]);
int i = 0;
while(1)
{
//子进程接受父进程消息
printf("子进程%d正在等待父进程的消息\n",getpid());
unsigned char buf[128] = "";
read(fd[0], buf, sizeof(buf));
printf("子进程%d读到的消息为：%s\n", getpid(), buf);
if(++i == 3)
{
break;
}
}
//子进程读完数据，应该关闭读端
close(fd[0]);
//显示退出
_exit(-1);
}
else if(pid > 0) //父进程
{
//父进程的读端无意义（可以事先关闭）
close(fd[0]);
while(1)
{
//写段写入数据
printf("父进程：%d将3秒后写入数据hello pipe\n", getpid());
sleep(3);
write(fd[1], "hello pipe", strlen("hello pipe"));
printf("父进程：%d完成写入\n", getpid());
}
//通信完成，应该关闭写端
close(fd[1]);
//等待子进程退出
wait(NULL);
}
return 0;
}
4 无名管道综合案例
例：完成 ps -A | grep bash命令
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
//创建无名管道
int fd[2];
pipe(fd);
//创建两个子进程
int i = 0;
for(i = 0; i < 2; i++)
{
pid_t pid = fork();
if( pid == 0)
break;
}
if(i == 0) //子进程1
{
// ps -A 写段
//读端无意义，可以事先关闭
close（fd[0]);
//1要作为fd[1]的副本
dup2(fd[1],1);
//执行ps -A
execlp("ps","ps","-A",NULL);
_exit(-1)
}
else if(i == 1) //子进程2
{
//grap bash 读端
//写端无意义 可以事先关闭
close(fd[1]);
//0作为fd[0]的副本
dup2(fd[0],0);
//执行grep bash
execlp("grep","grep","bash",NULL);
_exit(-1);
}
else if(i ==2) //父进程
{
//关闭管道读写端
close(fd[0]);
close(fd[1]);
while(1)
{
pid_t pid = waitpid(-1, NULL, WNOHANG);
if(pid > 0)
{
printf("子进程%d退出了\n", pid);
}
else if(pid == 0)
{
continue;
}
else if(pid < 0)
{
break;
}
}
}
rturn 0;
}
