Linux 平台管道编程笔记

commit f24da015d79edf4b8d5a1cec5aec37103d4b6626
Author: weijiaqiang
Date:   Sat Feb 22 16:43:48 2014 +0800

        测试：如果使用 O_ASYNC 和 信号处理机制。
        测试结果：
                如果管道描述符的状态发生改变时（可以在fd[0]上读取到数据或可以往fd[1]上写入数据)
                进程会收到信号。

commit b7de551beea93ddf05da4da7281349ecfcf18c9c
Author: weijiaqiang
Date:   Sat Feb 22 16:26:26 2014 +0800

        测试： 当管道的读端处于非阻塞状态下，read 一个没有数据的管道时
                        会有什么影响？
        测试结果：
                        read 函数返回 -1， errno 别设置为 EAGIN

commit bed40410ba3c14fbaec1d6f14e64e990c9bf2ef7
Author: weijiaqiang
Date:   Sat Feb 22 16:06:52 2014 +0800

        测试：在Linux 下，宏定义 PIPE_BUF 的值
        测试结果：
                PIPE_BUF 宏定义在 /usr/include/linux/limits.h 头文件中定义
                它的值为4096， 这个值的含义为当多个往同一个管道写时，写入的
                数据小于PIPE_BUF 所定义的字节数，系统可以保证这次该写操作是
                原子的。

commit e637dd4f551b14badca5110a47590280f4b87a6f
Author: weijiaqiang
Date:   Sat Feb 22 16:01:31 2014 +0800

        测试： 当管道所有的写端都已经关闭时， 调用read
        从管道的读端读数据会有什么应影响？
        测试结果：
                当read读出管道内所有数据之后，会返回0（end of
                file)的意思，读端可以通过这个返回值看看，管道是否还有写端

commit 27814d9c694b7cd630ceecd04b5c7df0b5367c85
Author: weijiaqiang
Date:   Sat Feb 22 15:53:36 2014 +0800

        测试管道的读端关闭后，往管道上写数据会有如何影响。
         测试的结果是:
                进程会收到SIGPIPE信号，同时 errno 被设置为 EPIPE

commit ecc0da3180274217e45fb83f3738c5160b6c03f5
Author: weijiaqiang
Date:   Sat Feb 22 15:45:37 2014 +0800

        测试管道的默认缓冲区大小, 测试结果为65535个字节

commit f390ae0d9c2b90a9f6eecbe9e4da0efe568c0a68
Author: weijiaqiang
Date:   Sat Feb 22 15:41:50 2014 +0800

        创建 读写会阻塞的 管道

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <linux/limits.h>
#include <fcntl.h>
using namespace std;


void sig_pipe(int signo, siginfo_t* info, void* context)
{
    cout << "[INFO] ############## in sigal SIGPIPE handler .!" << endl;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    /*==================== 注册信号处理函数 ========================*/
    struct sigaction act;
    act.sa_flags = SA_SIGINFO;
    act.sa_sigaction = sig_pipe;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    if (sigaction(SIGIO, &act, NULL) == -1)
    {
        cerr << "[ERROR] ############# failed to call sigaction to get orginal SIGIN disption info .!" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* =================== 创建管道，并将管道读端的设置为读非阻塞、管道数据后信号通知 ================== */
    int fd[2];
    if (pipe(fd) != 0)
    {
        cerr << "[ERROR] ########### faile to create pipe, error message .!" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /*======================= 将管道的读端设置为读非阻塞 ===================== */
    long cur_flag = fcntl(fd[0], F_GETFL);
    if (cur_flag == -1)
    {
        cerr << "[ERROR] ######### failed to call fcntl .!" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    cur_flag |= (O_NONBLOCK | O_ASYNC);
    if (fcntl(fd[0], F_SETFL, cur_flag) == -1)
    {
        cerr << "[ERROR] ######### failed  to call fcntl to F_SETFL, error message: " << strerror(errno) << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    /* ====================== 管道有数据可读，进程接收到SIGIO 信号 ========== */
    if (fcntl(fd[0], F_SETSIG, SIGIO) == -1)
    {
        cerr << "[ERROR] ######### failed  to call fcntl to F_SETSIG, error message: " << strerror(errno) << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (fcntl(fd[0], F_SETOWN, getpid()) == -1)
    {
        cerr << "[ERROR] ######### failed  to call fcntl to F_SETOWN, error message: " << strerror(errno) << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }


    /*
     * 第1次测试往管道上写东西, 将会看到
     * write 函数返回之前 sig_io 信号处理函数会被调用
     */
    char c = 'a';
    if (write(fd[1], &c, sizeof(c)) != sizeof(c))
    {
        cerr << "[ERROR] ########### write to pipe failed ,error message :" << strerror(errno) << endl;
    }
    cout << "[INFO] ########## write to pipe ok .!" << endl;

    /*
     * 测试从管道读消息，我们将会看到：
     * 虽然管道上现在只有一个字节的数据，因为管道的读端描述符已经设置为读非阻塞，
     * 所以，循环第1次调用read 能从管道上读取一个字节，第2此调用read 会返回-1，表示出错，而错误信息为 资源不可用
     */
    char buf[128];
    ssize_t byte_read;
    while ((byte_read = read(fd[0], buf, sizeof(buf))) > 0);
    cout << "The last call to read return " << byte_read << ", error message: " << strerror(errno) << endl;
    cout << "================================================================" << endl;

    /*
     * 第2次测试往管道上写东西, 将会看到
     * write 函数返回之前 sig_io 信号处理函数会被调用
     */
    write(fd[1], &c, 1);
    cout << "[INFO] ########## write to pipe ok .!" << endl;

    // 这里没有必要显示调用close来关闭描述符，因为在main函数返回值，进程退出函数会自动
    // 关闭所有打开着的文件描述符
    return 0;

}

管道测试：
         读端 调用open(file_name, O_RDONY | O_NONBLOCK) 来获取管道描述。 因为指定 O_NONBLOCK, 所以即使没有任何进程打开该管道写， open 都不会堵塞。
        接下来，调用 read 尝试从管道读取数据，会由一下的情景。
         1）当前还没有任何进程打开该管道用于写， read 的返回值是 0
         2）当前有进程在打开该管道用于写， <1>管道上由数据可读，read 返回读取的数据大小;<2> 管道上没有数据， read 返回-1，errno 的值为 EAGAIN。