Linux系统编程—管道

概述 Linux系统编程—管道

▋****1. 管道的概念

管道，又名「无名管理」，或「匿名管道」，管道是一种非常基本，也是使用非常频繁的IPC方式。

1.1 管道本质

管道的本质也是一种文件，不过是伪文件，实际上是一块内核缓冲区，大小4K；管道创建以后会产生两个文件描述符，一个是读端，另一个是写端；管道里的数据只能从写端被写入，从读端被读出；

1.2 管道原理

管道是内核的一块缓冲区，更具体一些，是一个环形队列。数据从队列的一端写入数据，另一端读出，如下图示：

1.3 管道的优点

简单

1.4 管道的缺点

只能单向通信，如果需要双向通信则需要建立两个管道；只能应用于具有血缘关系的进程，如父子进程；缓冲区大小受限，通常为1页，即4k；

▋****2. 管道的创建

管道创建三步曲：

a. 父进程调用pipe函数创建管道；

b. 父进程调用fork函数创建子进程；

c. 父进程关闭fd[0]，子进程关闭fd[1]；

具体如下图所示：

▋****3. 管道的读写行为

a. 管道的缓冲区大小固定为4k，所以如果管道内数据已经写满，则无法再写入数据，进程的write调用将阻塞，直到有足够的空间再写入数据；

b. 管道的读动作比写动作要快，数据一旦被读走了，管道将释放相应的空间，以便后续数据的写入。当所有的数据都读完之后，进程的read()调用将阻塞，直到有数据再次写入。

▋****4. 例程

父子间通信：

 1#include <stdio.h> 2#include <sys/types.h> 3#include <unistd.h> 4#include <string.h> 5 6int main() 7{ 8    int fd[2]; 9    pID_t pID;10    char buf[1024];11    char *data = "Hello World!";1213    /* 创建管道 */14    if (pipe(fd) == -1) {15        printf("ERROR: pipe create Failed!n");16        return -1;17    }1819    pID = fork();20    if (pID == 0) {21        /* 子进程 */22        close(fd[1]);   // 子进程读取数据，关闭写端23        read(fd[0], buf, sizeof(buf));  // 从管道读数据24        printf("child process read: %sn", buf);25        close(fd[0]);26    } else if (pID > 0) {27        /* 父进程 */28        close(fd[0]);   //父进程写数据，关闭读端29        write(fd[1], data, strlen(data));   // 向管道写数据30        printf("parent process write: %sn", data);31        close(fd[1]);32    }3334    return 0;35}

兄弟间通信：

 1#include <stdio.h> 2#include <sys/types.h> 3#include <unistd.h> 4#include <string.h> 5#include <sys/wait.h> 6 7int main () 8{ 9    int fd[2];10    int i = 0;11    pID_t pID;12    char buf[1024];13    char *data = "Hello World!";1415    /* 创建管道 */16    if (pipe(fd) == -1) {17        printf("ERROR: pipe create Failed!n");18        return -1;19    }2021    for (i = 0; i < 2; i++) {22        pID = fork();23        if (pID == -1) {24            printf("ERROR: fork error!n");25            return -1;26        } else if (pID == 0) {27            break;28        }29    }3031    /* 通过i来判断创建的子进程及父进程 */32    if (i == 0) {33        /* 第一个子进程，兄进程 */34        close(fd[0]);   // 兄进程向弟进程写数据，关闭读端35        write(fd[1], data, strlen(data));36        printf("elder brother send: %sn", data);37        close(fd[1]);38    } else if (i == 1) {39        /* 第二个子进程，弟进程 */40        close(fd[1]);41        read(fd[0], buf, sizeof(buf));42        printf("younger brother receive: %sn", buf);43        close(fd[0]);44    } else {45        /* 父进程 */46        close(fd[0]);47        close(fd[1]);48        for (i = 0; i < 2; i++) {49            wait(NulL);50        }51    }5253    return 0;54}

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