IPC-管道通信

管道通信

普通的Linux shell都允许重定向，而重定向使用的就是管道。例如：
ps | grep vsftpd .管道是单向的、先进先出的、无结构的、固定大小的字节流，它把一个进程的标准输出和另一个进程的标准输入连接在一起。写进程在管道的尾端写入数据，读进 程在管道的道端读出数据。数据读出后将从管道中移走，其它读进程都不能再读到这些数据。管道提供了简单的流控制机制。进程试图读空管道时，在有数据写入管 道前，进程将一直阻塞。同样，管道已经满时，进程再试图写管道，在其它进程从管道中移走数据之前，写进程将一直阻塞。管道主要用于不同进程间通信。

管道创建与关闭
创建一个简单的管道，可以使用系统调用pipe()。它接受一个参数，也就是一个包括两个整数的数组。如果系统调用成功，此数组将包括管道使用的两个文件描述符。创建一个管道之后，一般情况下进程将产生一个新的进程。
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系统调用：pipe();
原型：int pipe(int fd[2]);
返回值：如果系统调用成功，返回0。如果系统调用失败返回-1：
errno=EMFILE(没有空清的文件描述符）
EMFILE（系统文件表已满）
EFAULT（fd数组无效）
注意：fd[0]用于读取管道，fd[1]用于写入管道。
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管道的创建

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int pipe_fd[2];
    if (pipe(pipe_fd) < 0) {
        printf("pipe create error\n");
        return -1;
    } else
        printf("pipe create success\n");
    close(pipe_fd[0]);
    close(pipe_fd[1]);
}

管道的读写
管道主要用于不同进程间通信。实际上，通常先创建一个管道，再通过fork函数创建一个子进程。
子进程写入和父进程读
管道读写注意事项：
可以通过打开两个管道来创建一个双向的管道。但需要在子理程中正确地设置文件描述符。必须在系统调用fork()中调用pipe()，否则子进程将不会继承文件描述符。当使用半双工管道时，任何关联的进程都必须共享一个相关的祖先进程。因为管道存在于系统内核之中，所以任何不在创建管道的进程的祖先进程之中 的进程都将无法寻址它。而在命名管道中却不是这样。
管道实例：pipe_rw.c

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(int argc char *argv[])
{
    int pipe_fd[2];
    pid_t pid;
    char buf_r[100];
    char *p_wbuf;
    int r_num;
    memset(buf_r, 0, sizeof(buf_r));/*数组中的数据清0*/

    if (pipe(pipe_fd) < 0) {
        printf("pipe create error\n");
        exit(1);
    }
    if ((pid = fork()) == 0) {
        printf("\n");
        close(pipe_fd[1]);
        sleep(2);
        if ((r_num = read(pipe_fd[0], buf_r, 100)) > 0) {
            printf("%d numbers read from be pipe is %s\n",
                   r_num, buf_r);
        }
        close(pipe_fd[0]);
        exit(0);
    } else if (pid > 0) {
        close(pipe_fd[0]);
        if (write(pipe_fd[1], "Hello", 5) != -1)
            printf("parent write success!\n");
        if (write(pipe_fd[1], " Pipe", 5) != -1)
            printf("parent wirte2 succes!\n");
        close(pipe_fd[1]);
        sleep(3);
        waitpid(pid, NULL, 0);
        exit(0);
    }

    exit(0);
}

标准流管道
与linux中文件操作有文件流的标准I/O一样，管道的操作也支持基于文件流的模式。接口函数如下：
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库函数：popen();
原型：FILE *open (char *command, char *type);
返回值：如果成功，返回一个新的文件流。如果无法创建进程或者管道，返回NULL。管道中数据流的方向是由第二个参数type控制的。此参数可以是r或者w，分别代表读或写。但不能同时为读和写。在Linux 系统下，管道将会以参数type中第一个字符代表的方式打开。所以，如果你在参数type中写入rw，管道将会以读的方式打开。
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使用popen()创建的管道必须使用pclose()关闭。其实，popen/pclose和标准文件输入/输出流中的fopen()/fclose()十分相似。
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库函数：pclose();
原型：int pclose(FILE *stream);
返回值：返回系统调用wait4()的状态。
如果stream无效，或者系统调用wait4()失败，则返回-1。注意此库函数等待管道进程运行结束，然后关闭文件流。库函数pclose()在使用popen（）创建的进程上执行wait4()函数，它将破坏管道和文件系统、。
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流管道的例子

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>
#define BUFSIZE 1024

int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE *fp;
    char *cmd = "ps -ef";
    char buf[BUFSIZE];
    buf[BUFSIZE] = '\0';
    if ((fp = popen(cmd, "r")) == NULL)
        perror("popen");
    while ((fgets(buf, BUFSIZE, fp)) != NULL)
        printf("%s", buf);
    pclose(fp);
    exit(0);
}

命名管道（FIFO）
基本概念
命名管道和一般的管道基本相同，但也有一些显著的不同：
A、命名管道是在文件系统中作为一个特殊的设备文件而存在的。
B、不同祖先的进程之间可以通过管道共享数据。
C、当共享管道的进程执行完所有的I/O操作以后，命名管道将继续保存在文件系统中以便以后使用。

管道只能由相关进程使用，它们共同的祖先进程创建了管道。但是，通过FIFO，不相关的进程也能交换数据。

命名管道创建
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#include
#include
int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);
返回：若成功则为0，若出错返回-1
一旦已经用mkfifo创建了一个FIFO，就可用open打开它。确实，一般的文件I/O函数(close,read,write,unlink等）都可用于FIFO。当打开一个FIFO时，非阻塞标（O_NONBLOCK）产生下列影响：
（1）在一般情况中（没有说明O_NONBLOCK),只读打开要阻塞到某个其他进程为写打开此FIFO。类似，为写而打开一个FIFO要阻塞到某个其他进程为读而打开它。
（2）如果指一了O_NONBLOCK，则只读打开立即返回。 但是，如果没有进程已经为读而打开一个FIFO，那么只写打开将出错返回，其errno是ENXIO。类似于管道，若写一个尚无进程为读而打开的 FIFO，则产生信号SIGPIPE。若某个FIFO的最后一个写进程关闭了该FIFO，则将为该FIFO的读进程产生一个文件结束标志。
FIFO相关出错信息：
EACCES（无存取权限）
EEXIST（指定文件不存在）
ENAMETOOLONG（路径名太长）
ENOENT（包含的目录不存在）
ENOSPC（文件系统余空间不足）
ENOTDIR（文件路径无效）
EROFS（指定的文件存在于只读文件系统中）
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命名管道实例：fifo_write.c