管道（pipe）

一、管道的概念：

    管道是一种最基本的IPC机制，作用于有血缘关系的进程之间，完成数据传递。调用pipe系统函数即可创建一个管道。

二、管道的本质：

    1、其本质是一个伪文件（实为内核缓冲区）。

    2、有两个文件描述符引用，一个表示读端，一个

表示写端。

    3、规定数据由管道的写端流入管道，由读端流出。

三、管道的原理：

    管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区（4K）实现。

四、管道的局限：

    1、数据自己读但不能自己写。

    2、数据一旦被独奏，便不在管道中存在，不可反复读取。

    3、由于管道采用半双工通讯方式，因此数据只能在一个方向流动。

    4、只能在公共祖先的进程间使用管道。

    5、常用的通信方式有，单工通信，半双工通信，全双工通信。

五、pipe函数：

    1、创建管道：int pipe（int fd[2]）;成功返回：0；失败返回-1，设置errno。函数调用成功返回r/w两个文件描述符。无需open，但需要手动的close。规定：fd[0]->r;fd[1]->w，就像0对应标准输入，1对应标准输出一样。向管道文件写数据其实是在读写内核缓冲区。

    练习：父子进程使用管道通信，父进程写入字符串，子进程读出字符串。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
#include<unistd.h>
void sys_err(const char *str)
{
        perror(str);
        exit(1);
}
int main()
{
        pid_t pid;
        char buf[1024];
        int fd[2];
        char *p = "test for pipe\n";
        if (pipe(fd) == -1)
                sys_err("pipe");
        pid = fork();
        if (pid < 0)
                sys_err("fork err");
        else if(pid == 0)
        {

                close(fd[1]);
                int len = read(fd[0],buf,sizeof(buf));
                write(STDOUT_FILENO,buf,len);
                close(fd[0]);
        }
        else
        {
                close(fd[0]);
                write(fd[1],p,strlen(p));
                wait(NULL);
                close(fd[1]);
        }
        return 0;
}

管道的读写行为：

1、如果所指向的管道写端的文件描述符都关闭了（管道写端引用计数为0），而仍然有进程从管道的读端读数据，那么管道中剩余的数据都被读取后，再次read返回0，就像读到文件末尾一样。

2、如果有指向管道写端的文件描述符没关闭（管道写端引用计数大于0），而持有管道写端的进程也没有向管道中写数据，这时有进程从管道读端读数据，那么管道中剩余数据都被读取后，再次read阻塞，直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。

3、如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了（管道读端的引用计数为0），这时有进程向管道的写端write，那么该进程会收到信号SIGPIPE，通常会导致进程异常终止。当然也可以对SIGPIPE信号实施捕捉，不终止进程。

4、如果有指向管道读端的文件描述符没关闭（管道读端引用计数大于0），而持有管道读端的进程也没有从管道中读数据，这时有进程相管道中写数据，那么在管道被写满时再次write会阻塞，直到管道中有空位置写入数据并返回。

七、练习一个读端，多个写端（父进程读数据，两个子进程写入数据）。

include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
int main()
{
        pid_t pid;
        int fd[2],i,n;
        char buf[1024];
        int ret = pipe(fd);
        if (ret == -1)
        {
                perror("pipe error");
                exit(1);
        }
        for (i = 0;i < 2;i++)
        {
                if ((pid = fork()) == 0)
                        break;
                else if (pid == -1)
                {
                        perror("fork error");

                         exit(1);
                }
        }
        if (i == 0)
        {
                close(fd[0]);
                write(fd[1],"1.hello\n",strlen("1.hello\n"));
        }
        else if(i == 1)
        {
                sleep(1);
                close(fd[0]);
                write(fd[1],"2.hello\n",strlen("2.hello\n"));
        }
        else
        {
                close(fd[1]);
                sleep(2);
                n = read(fd[0],buf,1024);
                write(STDOUT_FILENO,buf,n);
        }
        return 0;
}