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Linux系统编程—管道
Linux 实现 IPC 其中的一种方式——管道
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管道又分:
1、无名管道:无名管道只能用于有亲缘关系的进程。
2、有名管道:有名管道用于任意两进程间通信。
你就可以把管道理解成位于进程内核空间的“文件”。
给文件加引号,是因为它和文件确实很像,因为它也有描述符。但是它确实又不是普通的本地文件,而是一种抽象的存在。
当进程使用 pipe 函数,就可以打开位于内核中的这个特殊“文件”。同时 pipe 函数会返回两个描述符,一个用于读,一个用于写。如果你使用 fstat函数来测试该描述符,可以发现此文件类型为 FIFO。
而无名管道的无名,指的就是这个虚幻的“文件”,它没有名字。本质上,pipe 函数会在进程内核空间申请一块内存(比如一个内存页,一般是 4KB),然后把这块内存当成一个先进先出(FIFO)的循环队列来存取数据,这一切都由操作系统帮助我们实现了。
pipe 函数打开的文件描述符是通过参数(数组)传递出来的,而返回值表示打开成功(0)或失败(-1)。
它的参数是一个大小为 2 的数组。此数组的第 0 个元素用来接收以读的方式打开的描述符,而第 1 个元素用来接收以写的方式打开的描述符。也就是说,pipefd[0] 是用于读的,而 pipefd[1] 是用于写的。
打开了文件描述符后,就可以使用 read(pipefd[0]) 和 write(pipefd[1]) 来读写数据了。
注意事项
1、这两个分别用于读写的描述符必须同时打开才行,否则会出问题。
2、如果关闭读 (close(pipefd[0])) 端保留写端,继续向写端 (pipefd[1]) 端写数据(write 函数)的进程会收到 SIGPIPE 信号。
3、如果关闭写 (close(pipefd[1])) 端保留读端,继续向读端 (pipefd[0]) 端读数据(read 函数),read 函数会返回 0。
当在进程用 pipe 函数打开两个描述符后,我们可以 fork 出一个子进程。这样,子进程也会继承这两个描述符,而且这两个文件描述符的引用计数会变成 2。
如果你需要父进程向子进程发送数据,那么得把父进程的 pipefd[0] (读端)关闭,而在子进程中把 pipefd[1] 写端关闭,反之亦然。为什么要这样做?实际上是避免出错。传统上 pipe 管道只能用于半双工通信(即一端只能发,不能收;而另一端只能收不能发),为了安全起见,各个进程需要把不用的那一端关闭(本质上是引用计数减 1)。
步骤一:fork 子进程
步骤二:关闭父进程读端,关闭子进程写端
父进程 fork 出一个子进程,通过无名管道向子进程发送字符,子进程收到数据后将字符串中的小写字符转换成大写并输出。
有名管道打破了无名管道的限制,进化出了一个实实在在的 FIFO 类型的文件。这意味着即使没有亲缘关系的进程也可以互相通信了。所以,只要不同的进程打开 FIFO 文件,往此文件读写数据,就可以达到通信的目的。
1、文件属性前面标注的文件类型是 p
2、代表管道文件大小是 0
3、fifo 文件需要有读写两端,否则在打开 fifo 文件时会阻塞
通过命令 mkfifo 创建
通过函数 mkfifo创建
函数返回 0 表示成功,-1 失败。
例如:
cat 命令打印 test文件内容
接下来你的 cat 命令被阻塞住。
开启另一个终端,执行:
然后你会看到被阻塞的 cat 又继续执行完毕,在屏幕打印 “hello world”。如果你反过来执行上面两个命令,会发现先执行的那个总是被阻塞。
有两个程序,分别是发送端 send 和接收端面 recv。程序 send 从标准输入接收字符,并发送到程序 recv,同时 recv 将接收到的字符打印到屏幕。
发送端
接收端
编译
运行
因为 recv 端还没打开test文件,这时候 send 是阻塞状态的。
再开启另一个终端:
这时候 send 端和 recv 端都在终端显示has opend fifo
此时在 send 端输入数据,recv 打印。
Linux管道命令(pipe)
管道命令就是用来连接多条指令的,前一条指令的输出流向会作为后一条指令的操作对象。
管道命令的操作符是:|,它只能处理由前面一条指令传出的正确输出信息,对错误信息是没有直接处理能力的。然后,传递给下一条指令,作为操作对象。
基本格式:
指令1 | 指令2 | …
【指令1】正确输出,作为【指令2】的输入,然后【指令2】的输出作为【指令3】的输入,如果【指令3】有输出,那么输出就会直接显示在屏幕上面了。通过管道之后【指令1】和【指令2】的正确输出是不显示在屏幕上面的。
【提醒注意】
管道命令只能处理前一条指令的正确输出,不能处理错误输出;
管道命令的后一条指令,必须能够接收标准输入流命令才能执行。
使用示例
1、分页显示/etc目录中内容的详细信息
$ ls -l /etc | more
2、将一个字符串输入到一个文件中
$ echo “hello world” | cat hello.txt
linux pipe函数怎么用
pipe函数的原型是:
int pipe(int file_descriptor[2]);
它需要的头文件是:#include unistd.h
pipe函数的参数是一个有两个文件描述符(整型)元素的数组,pipe函数在数组中填入两个新的文件描述符后返回0,失败则返回1。
怎么用呢,成功的调用pipe函数后,向file_descriptor[1]写入的所有数据,可以从file_descriptor[0]读出来。使用情景:在一个调用fork的程序中,利用pipe从子进程和父进程之间传递数据。
注意:pipe函数的数组参数是文件描述符,不是文件流,所以不能用C标准库函数,而是应该用read和write系统调用来读写数据。
示例:
int file_pipes[2];
if(pipe(file_pipes)==0) {
// 向file_pipes[1]写数据
// 从file_pipes[0]读数据
}
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