pipe管道

本文介绍进程I/O操作,包括popen与pclose函数的使用方法及注意事项。此外,还详细阐述了FIFO(命名管道)的创建、打开及其阻塞特性,帮助读者深入理解进程间的通信机制。

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进程I/O

FILE *popen(const char *command, const char *type);
int pclose(FILE *stream);

创建一个管道,调用 fork 产生一个子进程,执行一个 shell 运行命令来开启一个进程

type:
如果 type 是 “r” 则文件指针连接到 command 的标准输出;如果 type 是”w” 则文件指针连接到 command 的标准输入
command:
一个指向以 NULL 结束的 shell 命令字符串的指针。这行命令将被传到 bin/sh 并使用-c 标志,shell 将执行这个命令

例子:

fp = popen("ls", "r");
fread(buf, 1, 100, fp);
puts(buf);

fp = popen("cat > test.c", "w");
fwrite(buf, 1, 100, fp);

进程间通信

创建 (二选一):

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);  
int mknod(const char *filename, mode_t mode | S_IFIFO, (dev_t)0); 

打开:

int open(const char *pathname, int flags);

除了open的默认flags。还有一个非阻塞标志O_NONBLOCK

阻塞:
1.对于以只读方式(O_RDONLY)打开的FIFO文件,如果open调用是阻塞的(即第二个参数为O_RDONLY),除非有一个进程以写方式打开同一个FIFO,否则它不会返回;如果open调用是非阻塞的的(即第二个参数为O_RDONLY | O_NONBLOCK),则即使没有其他进程以写方式打开同一个FIFO文件,open调用将成功并立即返回
2.对于以只写方式(O_WRONLY)打开的FIFO文件,如果open调用是阻塞的(即第二个参数为O_WRONLY),open调用将被阻塞,直到有一个进程以只读方式打开同一个FIFO文件为止;如果open调用是非阻塞的(即第二个参数为O_WRONLY | O_NONBLOCK),open总会立即返回,但如果没有其他进程以只读方式打开同一个FIFO文件,open调用将返回-1,并且FIFO也不会被打开

### Linux 中 Pipe 管道的工作原理与使用方法 #### 工作原理 Pipe 是一种单向的数据通道,主要用于进程间的通信 (Inter-Process Communication, IPC)[^2]。在 Linux 系统中,管道是一种简单的 IPC 机制,允许具有亲缘关系的进程(通常是父子进程或兄弟进程)之间交换数据[^3]。 当调用 `pipe()` 函数时,系统会创建一对文件描述符:`pipefd[0]` 和 `pipefd[1]`。其中: - `pipefd[0]` 表示管道的读端; - `pipefd[1]` 表示管道的写端。 任何写入到 `pipefd[1]` 的数据都可以从 `pipefd[0]` 被读取出来。这种设计使得管道成为了一种半双工通信工具——同一时间只能在一个方向上传输数据[^4]。 此外,匿名管道仅限于在同一台机器上的相关进程中使用,因为它不支持跨主机通信,也不具备持久化特性[^5]。 --- #### 使用方法 以下是关于如何在 C 或其他兼容的语言中使用 `pipe()` 创建并操作管道的具体说明: 1. **创建管道** 需要先定义一个整型数组来存储两个文件描述符,然后调用 `pipe()` 函数初始化它们。 ```c int pipefd[2]; if (pipe(pipefd) == -1) { perror("pipe"); exit(EXIT_FAILURE); } ``` 2. **派生子进程** 利用 `fork()` 创建一个新的子进程。这样可以确保父进程和子进程都能访问同一个管道实例。 ```c pid_t pid = fork(); if (pid == -1) { perror("fork"); close(pipefd[0]); close(pipefd[1]); exit(EXIT_FAILURE); } ``` 3. **关闭不必要的文件描述符** 在父进程和子进程中分别保留所需的文件描述符,并关闭不需要的那一部分以节省资源。 如果当前是父进程,则应关闭写端;如果是子进程,则需关闭读端。 ```c if (pid > 0) { // Parent process close(pipefd[1]); // Close write end char buffer[BUFSIZ]; ssize_t bytes_read; while ((bytes_read = read(pipefd[0], buffer, BUFSIZ)) > 0) { printf("Parent received: %.*s\n", (int)bytes_read, buffer); } close(pipefd[0]); } else { // Child process close(pipefd[0]); // Close read end const char* message = "Hello from child!"; write(pipefd[1], message, strlen(message)); close(pipefd[1]); } ``` 4. **清理资源** 完成数据传输后,记得释放所有打开的文件描述符以防泄漏。 --- #### 示例代码 下面是一个完整的例子展示如何利用管道完成基本的父子进程间消息传递功能。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #define BUFFER_SIZE 100 int main(void) { int pipefd[2]; if (pipe(pipefd) == -1) { perror("Failed to create pipe."); return EXIT_FAILURE; } pid_t pid = fork(); if (pid == -1) { perror("Fork failed."); return EXIT_FAILURE; } if (pid > 0) { // Parent Process close(pipefd[1]); char buffer[BUFFER_SIZE]; ssize_t bytesRead; bytesRead = read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer)); if (bytesRead != -1) { buffer[bytesRead] = '\0'; printf("Message from child: %s\n", buffer); } else { perror("Error reading from pipe."); } close(pipefd[0]); } else { // Child Process close(pipefd[0]); const char *message = "Greetings from the other side!"; write(pipefd[1], message, strlen(message)); close(pipefd[1]); } return EXIT_SUCCESS; } ``` 此程序展示了如何设置管道以及让父进程接收来自子进程的消息[^1]。 --- 相关问题
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