（P23）管道：匿名管道pipe

文章目录

• ​​1.管道​​
• ​​2.匿名管道​​
• ​​3.管道示例程序​​

1.管道

• 管道是Unix中最古老的进程间通信的形式
• 我们把从一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个管道
• eg：ls进程将数据写入管道，wc进程从管道读取数据，达到进程间通信的目的
  连接2个进程的数据流
  本质：有固定大小的内存缓冲区

ls|wc -w

• 管道限制
  （1）管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；
  所以需要双方通信时，需要建立起两个管道；
  （2）只能用于具有共同祖先的进程(具有亲缘关系的进程)之间进行通信；
  通常，一个管道由一个进程创建，然后该进程调用fork，此后父、子进程之间就可以应用该管道了

2.匿名管道

• 匿名管道pipe

包含头文件<unistd.h>
功能：创建一个无名管道

原型：
int pipe(int fd[2])

参数：
fd：文件描述符数组，其中fd[0]表示读端，fd[1]表示写端

返回值：
成功返回0，失败返回错误代码

• 创建管道后示意图
  （1）当创建了一个管道，就相当于创建了一块内存缓冲区。用户进程获得2个文件描述符，分别对应管道的读端和写端
  （2）fork之后，子进程的fd[0]和fd[1]共享了父进程管道，也指向了管道的读端和写端
  子进程可以往管道的写端去写入数据，
  父进程可以从管道的读端获取数据

3.管道示例程序

• eg1：P23pipe.c

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>


#define ERR_EXIT(m) \
    do \
    { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

int main(int argc, char *argv[])
{
    int pipefd[2];
    if (pipe(pipefd) == -1)
        ERR_EXIT("pipe error");

    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid == -1)
        ERR_EXIT("fork error");

    if (pid == 0)
    {
        close(pipefd[0];
        write(pipefd[1], "hello", 5);
        close(pipefd[1]);
        ERR_EXIT(EXIT_SUCCESS);
    }

    close(pipefd[1]);
    char buf[10] = {0};
    read(pipefd[0], buf, 10);
    close(pipefd[1]);
    printf("buf = %s\n", buf);

    return 0;
}

• 测试：



• eg2：P23pipe1.c，模拟ls | wc -w的实现

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>


#define ERR_EXIT(m) \
    do \
    { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

int main(int argc, char *argv[])
{
    int pipefd[2];
    if (pipe(pipefd) == -1)
        ERR_EXIT("pipe error");

    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid == -1)
        ERR_EXIT("fork error");

    if (pid == 0)
    {
        //复制管道的写端，意味着1指向管道的写端
        dup2(pipefd[1], STDIN_FILENO);
        close(pipefd[1]);//因为0（标准输入）已经指向了管道的写端，所以可以close(pipefd[1])
        close(pipefd[0]);//读端没啥用了，关闭即可
        execlp("ls", "ls", NULL);
        fprintf(stderr, "error execute ls\n");
        ERR_EXIT(EXIT_SUCCESS);
    }
    //复制管道的都端，意味着0指向管道的读端
    //1是标准输出
    dup2(pipefd[0], STDOUT_FILENO);
    close(pipefd[0]);
    close(pipefd[1]);
    execlp("wc", "wc", "-w", NULL);
    fprintf(stderr, "error execute ls\n");
    ERR_EXIT(EXIT_SUCCESS);


    return 0;
}

• 测试：
• eg：P23cat.c
  相当于实现拷贝操作

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>


#define ERR_EXIT(m) \
    do \
    { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

int main(int argc, char *argv[])
{
    
//将0和标准输入断开，重新指向了Makefile文件
//也就是，标准输入指向了Makefile
    close(0);
    open("Makefile", O_RDONLY);

    //同理。1指向了Makefile2
    close(1);
    open("Makefile2", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    
//不带参数的cat表示：从标准输入获取命令，写入到标准输出
//从Makefile获取数据，写入到Makefile2中
    execlp("cat", "cat", NULL);

    return 0;
}

• 测试：
  cat不带参数表示：从标准输入获取一行数据，然后将数据输出到标准输出



• Makefile

.PHONY:clean all
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
BIN=01sigqueue_sen \
04sigaction_recv
all:$(BIN)
%.o:%.c
  $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
clean:
  rm -f *.o $(BIN)