Linux关于管道

最新推荐文章于 2025-06-25 10:31:04 发布

原创最新推荐文章于 2025-06-25 10:31:04 发布 · 581 阅读

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管道的概念

管道是Unix中最古老的进程间通信的形式。我们把从一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个“管道” 我们通常把是把一个进程的输出连接或“管接”（经过管道来连接）到另一个进程的输入。

管道特点

管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）进行通信；通常，一个管道由一个进程创建，然后该进程调用fork，此后父、子进程之间就可应用该管道。

pipe函数

包含头文件<unistd.h> 功能:创建一无名管道原型

int pipe(int file_descriptor[2]);

参数 file_descriptor：文件描述符数组,其中file_descriptor[0]表示读端,file_descriptor[1]表示写端返回值:成功返回0，失败返回错误代码

示例代码：

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

int main(int argc,char *argv[])
{
    int fd[2];
    printf("f[0]=%d,f[1]=%d\n",fd[0],fd[1]);
    pipe(fd);
    printf("f[0]=%d,f[1]=%d\n",fd[0],fd[1]);

    char buf[1024]={0};
    int fid = fork();
    if(fid > 0)
    {
        read(fd[0],buf,1024);
        printf("read data %s\n",buf);
    }
    else if(fid == 0)
    {
        
        write(fd[1],"helloworld",strlen("helloworld"));

    }
    else
    {
        perror("fork error");
    }
    return 0;
}

打印结果

管道读写规则：如果试图从管道写端读取数据，或者向管道读端写入数据都将导致错误发生当没有数据可读时，read调用就会阻塞，即进程暂停执行，一直等到有数据来到为止。如果管道的另一端已经被关闭，也就是没有进程打开这个管道并向它写数据时，read调用就会阻塞

复制文件描述符dup

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>

int main()
{
    int fd = dup(1);

    printf("file fd= %d\n",fd);
    write(fd,"helloworld",strlen("helloworld"));
    return 0;
}

打印结果：

1为输入到终端

shell管道的实现

原理通过把发的fd[1]写复制到shell的1（标准输入），fd[0]复制到shell的2（标准输出）

以下是代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>

int main()
{
    int fd[2];
    char buf[1024] ={0};
    pipe(fd);
    int pid = fork();

    if(pid > 0)
    {
        read(fd[0],buf,1024);
        printf(buf);
    }
    else if(pid == 0)
    {
        dup2(fd[1],1);
        close(fd[0]);
        close(fd[1]);
        execlp("ls","ls","-al",NULL);
    }
    else
    {
        
    }
    return 0;
}

实现结果：

popen函数

作用：允许一个程序把另外一个程序当作一个新的进程来启动，并能对它发送数据或接收数据

FILE* popen(const char *command, const char *open_mode);

command:待运行程序的名字和相应的参数 open_mode：必须是“r”或“w” 如果操作失败，popen会返回一个空指针

以下代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>

int main()
{
    FILE *file = popen("ls -al","r");
    char buf[1024] = {0};
    fread(buf,1,1024,file);
    fclose(file);
    
    FILE *wcfile = popen("wc","w");
    fwrite(buf,1,strlen(buf),wcfile);
    fclose(wcfile);
    return 0;
}

代码结果：

命名管道破裂测试

我们首先要知道命名管道，要读段和写段同时开启，才能向文件读写数据。

贴上代码来理解命名管道的规则

首先是读端：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
    printf("open before\n");
    int fd = open("/home/gao/tmp/fifo",O_RDONLY);
    printf("open after\n");

    //休眠5秒，读端退出
    sleep(5);
    return 0;
}

接下来是写端：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>

void handle(int signo)
{
    printf("cat signale = %d\n",signo);
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    signal(SIGPIPE,handle);
    printf("open before\n");
    int fd = open("/home/gao/tmp/fifo",O_WRONLY);
    printf("open after\n");
    //命名管道规则，如果写入读断被中断，写入会返回-1,并且管道会破裂，产生信号（SIGPIPE）
    while(1)
    {
     int wrsize = write(fd,"helloworld",strlen("helloworld"));
     printf("size data:%d\n",wrsize);
     sleep(1);
    }   
}

执行写端：