Linux學習筆記24——進程管道

一 管道的作用

　　通常把一個進程的輸出通過管道連接到另一個進程的輸入。

二 popen和pclose函數

#include <stdio.h>FILE *popen(const char *command,　　　　　　//是要運行的程序名和相應的參數
　　　　　　　const char *open_mode　　　　　 //必須是“r”或者“w”,如果是其它值，errno將返回EINVAL
　　　　　　 );　　　　　　　　　　　　　　　　　int pclose(FILE *stream_to_close); 　　　　

　　popen() 函數通過創建一個管道，調用 fork 產生一個子進程，執行一個 shell 以運行命令來開啟一個進程。

　　pclose()調用只在popen啟動的進程結束后才返回,如果調用pclose函數時它仍在運行，pclose調用將等待該進程的結束。

例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main(){FILE *read_fp;　　　　　　　　　　//要讀取的文件描述符char buffer[BUFSIZ+1];　　　　　　//用來存儲讀到的文件信息int chars_read;　　　　　　　　　　//實際讀取的元素個數memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));　　　　//將數組清零初始化read_fp=popen("cat test*.c | wc -l","r");　　//創建管道，用于顯示所有test*.c文件的字數if(read_fp!=NULL){chars_read=fread(buffer,sizeof(char),BUFSIZ,read_fp);//從一個文件流中讀數據，最多讀取count個元素，每個元素size字節，如果調用成功返回實際讀取到的元素個數，如果不成功返回 0while(chars_read>0){buffer[chars_read-1]='\0';　　　　　　//清除回車符printf("Reading:-\n %s\n",buffer);chars_read=fread(buffer,sizeof(char),BUFSIZ,read_fp);}pclose(read_fp);　　　　　　　　//關閉管道exit(EXIT_SUCCESS);}exit(EXIT_FAILURE);
}

　　使用shell的一個不太好的影響：針對每個popen調用，不僅要啟動一個被請求的程序，還要啟動一個shell，即每個popen調用將多啟動兩個進程。從節省系統資源的角度來看，popen函數的調用成本略高，而且對目標命令的調用比正常方式要慢一些。

三 pipe函數

#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]);

　　pipe函數的參數是一個由兩個整數類型的文件描述符組成的數組的指針，兩個返回的文件描述符以一種特殊的方式連接起來，寫到fd[1]的所有數據都可以從fd[0]讀回來，數據基于先進先出的原則（FIFO）進程處理。

　　對一個已關閉寫數據的管道做read調用將返回0而不是阻塞，讀取無效的文件描述符將看作是一個錯誤并返回-1
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　　如果跨越fork調用使用管道，就會有兩個不同的文件描述符可以用于向管道寫數據，一個在父進程中，一個在子進程中。只有把父子進程中的針對管道的寫文件描述符都關閉，管道才會被認為是關閉了，對管道的read調用才會失敗。

管道的讀寫規則：

　　1 從管道中讀取數據

• 如果管道的寫端不存在，則認為已經讀到了數據的末尾，讀函數返回的讀出字節數為0；
• 當管道的寫端存在時，如果請求的字節數目大于PIPE_BUF，則返回管道中現有的數據字節數，如果請求的字節數目不大于 PIPE_BUF，則返回管道中現有數據字節數（此時，管道中數據量小于請求的數據量）；或者返回請求的字節數（此時，管道中數據量不小于請求的數據 量）。注：（PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定義，不同的內核版本可能會有所不同。Posix.1要求 PIPE_BUF至少為512字節，red hat 7.2中為4096）。

　　2 從管道中寫入數據

　　向管道中寫入數據時，linux將不保證寫入的原子性，管道緩沖區一有空閑區域，寫進程就會試圖向管道寫入數據。如果讀進程不讀走管道緩沖區中的數據，那么寫操作將一直阻塞。
　　注：只有在管道的讀端存在時，向管道中寫入數據才有意義。否則，向管道中寫入數據的進程將收到內核傳來的SIFPIPE信號，應用程序可以處理該信號，也可以忽略（默認動作則是應用程序終止）。

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例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main(){const char some_data[]="123";int file_pipes[2];int data_processed;pid_t fork_result;if(pipe(file_pipes)==0){fork_result=fork();if(fork_result==(pid_t)-1){fprintf(stderr,"Fork failure");exit(EXIT_FAILURE);}if(fork_result==0){　　　　　　//子進程close(0);　　　　　　　　　　//關閉標準輸入，即鍵盤輸入dup(file_pipes[0]);　　　　//復制一個文件描述符close(file_pipes[0]);　　 ?//關閉讀操作close(file_pipes[1]);　　　//關閉寫操作execlp("od","od","-c",(char*)0);　　//利用od查看特殊格式的文件內容,-c表示ASCII字符或反斜杠序列，(char*)0參數作用是終止被調用程序的參數列表exit(EXIT_FAILURE);}else{　　　　　//主進程close(file_pipes[0]);　　data_processed=write(file_pipes[1],some_data,strlen(some_data));　　//寫入數據close(file_pipes[1]);printf("%d - wrote %d bytes\n",getpid(),data_processed);}}exit(EXIT_SUCCESS);
}

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