管道-pipe

#include <unistd.h>

int pipe(int file_descriptor[2]);

参数是整形数组指针，表示 2 个文件描述符。写到 file_descriptor[1] 的所有数据都可以从 file_descriptor[0] 读回来。(记忆：数据流动的方向是 1--> 0)

此外，是文件描述符(句柄)而非文件流(指针)，所以必须用底层的 read 和 write 进行读写。

/* 父进程写，子进程读 */

int main(int argc, char *argv[])

{

    ......

    if (0 == pipe(file_pipes))

    {

        fork_result = fork();

        if (fork_result < 0) {

            return -1;

        }

        /* 记忆：子进程从 0 开始 */

        if ((pid_t)0 == fork_result) {

            data_processed = read(file_pipes[0], buffer, BUFSIZ);

            printf("......", ......);

            return 0;

        } else {

            data_processed = write(file_pipes[1], some_data, strlen(some_data));

            printf("......", ......);

            return 0;

        }

    }

    return -1;

}

深入：

一. 管道关闭后的读操作

    如果管道为空，那么 read 操作将阻塞直到数据到达。而如果管道另一端已经关闭，那么 read 将返回 0，从而可以得知管道已经关闭。关闭不代表出错，出错返回 -1。

    关于如何关闭管道：如果跨越 fork 使用管道，就会有两个不同的文件描述符可以用于写入管道，一个位于父进程，一个位于子进程。只有把父子进程中针对管道的写文件描述符都关闭，才真正认为管道已被关闭。

二. 把管道用于标准输入和标准输出

    如果某个程序依赖于管道，将会使移植变得困难。但如果只依赖于标准输入和标准输出，那么情况将变得简单。于是产生了需求：将管道与输入输出相关联。

    int dup(int file_descriptor);

    int dup2(int file_descriptor_one, int file_descriptor_two);

    dup() 的作用是复制参数中的文件描述符，让新旧两个文件描述符指向同一个文件或者管道。而且，dup() 返回的新文件描述符，总是使用最小的可用数字。而标准输入的文件描述符是 0，所以，如果我们在调用 dup() 之前，close() 掉标准输入、使得 0 这个文件描述符可用，那么，dup() 调用之后，新的文件描述符就会是 0。此时，再向标准输入执行写操作，其实就是往新的文件描述符执行写操作。

    ......

    if ((pid_t)0 == fork_result) {

        close(0);

        dup(file_pipes[0]);

        close(file_pipes[0]);

        close(file_pipes[1]);

        /* od 是从标准输入读取数据的进程，执行了前几步后，文件描述符 0 已经变成了 file_pipes[0]，所以，再从标准输入读取数据，就是从 file_pipes[0] 读取数据 */

        execlp("od", "od", "-c", (char *)0);

        return 1;

    } else {

        close(file_pipes[0]);

        (void)write(file_pipes[1], some_data, strlen(some_data));

        return 1;

    }

    ......

三. 一点深入思考

1. stdin、stdout、stderr 和 0、1、2 的对应关系是固定不变的。即，无论何时，访问 stdin，都是操作 0 这个文件描述符。但是，文件描述符的内容却是可变的。文件描述符是一张表，0、1、2 只是索引，而 stdin、stdout 和 stderr 只是索引的别名。

2. “如果跨越 fork 使用管道，就会有两个不同的文件描述符可以用于写入管道，一个位于父进程，一个位于子进程”，原因是，通过 fork() 创建子进程时，子进程继承父进程的环境和上下文，也包括文件描述符表。即，父子进程中存在相同的文件描述符表，各个索引指向相同的文件描述符，文件描述符的引用计数也相应增加。所以，“只有把父子进程中针对管道的写文件描述符都关闭，才真正认为管道已被关闭”

3. 关于 stdout 和 stderr，都是在屏幕输出错误信息。但前者是行缓冲，遇到新行才输出，后者无缓冲，立即输出。

4. 如果有多个进程同时往管道中写，情况会如何？数据会交错吗？是否同 FIFO 的处理机制一样？

    从目前的情况看，如果写入的数据如果控制在 1500 字节以下，未发生明显的数据交错。

    但是，既然 pipe 用于父子进程的通信，那么就不会存在多个进程同时写 pipe 的情况。

5. 写入的数据长度有限制吗？如果一次性写入超大的数据，会出现什么情况？

6. Apache 的 CustomLog 支持管道日志，多个子进程的日志都是通过这个管道写日志的，但是管道日志与子进程是平级的。其机制应该是，子进程将数据交给父进程，然后由父进程统一写管道日志。这样也就不存在多个进程同时写日志的情况。

7. 对比 socketpair