匿名管道

LINUX进程通信

公开的交流方式有：信号量，消息队列，共享内存，有名管道，文件

秘密的信息仅限于交流双方知道的有：信号通信，无名管道通信和socket通信

一.匿名管道pipe

　　 #include <unistd.h>

int pipe(int filedes[2]);

管道作用于有血缘关系的进程之间,通过fork来传递

调用pipe函数时在内核中开辟一块缓冲区（称为管道）用于通信，它有一个读端一个写端，然后通过filedes参数传出给用户程序两个文件描述符，filedes[0]指向管道的读端，filedes[1]指向管道的写端（很好记，就像0是标准输入1是标准输出一样）。所以管道在用户程序看起来就像一个打开的文件，通过read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向这个文件读写数据其实是在读写内核缓冲区。pipe函数调用成功返回0，调用失败返回-1。

1.父进程调用pipe开辟管道，得到两个文件描述符指向管道的两端。

2.父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。

3.父进程关闭管道读端，子进程关闭管道写端。父进程可以往管道里写，子进程可以从管道里读，管道是用环形队列实现的，数据从写端流入从读端流出，这样就实现了进程间通信。

使用管道需要注意以下4种特殊情况（假设都是阻塞I/O操作，没有设置O_NONBLOCK标志）：

1.写端关闭，读端将剩余数据读出后，再read会返回0

2.写端未关闭，读端将剩余数据读出后，再次read会阻塞，直到管道中有数据可读了才读取数据并返回

3.读端都关闭了，写端write，那么该进程会收到信号SIGPIPE，通常会导致进程异常终止。

4.读端未关闭，但未read，那么在管道被写满时再次write会阻塞，直到管道中有空位置了才写入数据并返回。

管道的主要局限性正体现在它的特点上：

1. 只支持单向数据流；

2. 只能用于具有亲缘关系的进程之间；

3. 没有名字；

4. 管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）；

5. 管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息（或命令、或记录）等等

默认创建的为阻塞管道，如果想设置为非阻塞管道, fcntl函数设置O_NONBLOCK标志

实践经验：在进程通信中，无法判断每次通信的字节数，即无法对数据进行自动拆分，导致子进程一次性读取父进程两次通信的报文情况，为了能正常拆分发送报文，我们常采用以下几种方法：

1.固定长度，2.显示长度；每个报文有长度域和数据域组成。3.短连接，进程间每次需要通信时，创建一个通信线路，发送一条报文后，立即废弃这条通信线路.Soket通信中常用。

经典模型：

一。单向管道流

二。双向管道流模型

三。连接标准I/O的标准管道模型

设计一个父进程标准输出流连接到子进程标准输入流的管道

使用函数dup2重定向

(1) 创建管道，返回无名管道的两个文件描述符fildes[0]和fildes[1]。

(2) 创建子进程，子进程中继承无名管道文件描述符。

(3) 父进程关闭管道的输出端，即关闭只读文件描述符fileds[0]。

(4) 父进程将标准输出（stdout，文件描述符1）重定向为文件描述符fileds[1]。

(5) 子进程关闭管道的输入端，即关闭只写文件描述符fileds[1]。

(6) 子进程将标准输入（stdin，文件描述符0）重定向为文件描述符fileds[0]。

代码示例：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    int fildes[2];
    pid_t pid;
    int i, j;
    char buf[256];
    if (pipe(fildes) < 0 || (pid = fork()) < 0) /* 创建管道和子进程 */
    {
        fprintf(stderr, "error!
");
        return 1;
    }
    if (pid == 0)
    {
    /* ―――――――――――――――――子进程―――――――――――――――――― */
        close(fildes[1]);                  
        dup2(fildes[0], 0);                 /* 重定向stdin到fildes[0]中 */
        close(fildes[0]);
        gets(buf);                          /* 读入输入，其实是读取父进程输出 */
        fprintf(stderr, "child:[%s]
", buf);
        return 2;
    }
    /* ―――――――――――――――――父进程―――――――――――――――――― */
    close(fildes[0]);
    dup2(fildes[1], 1);                     /* 重定向stdout到fildes[1]中 */
    close(fildes[1]);
    puts("Hello!");                         /* 输出，同时增加子进程的输入信息*/
    return 0;                          
}

父进程的标准输出已经重定向到管道中，故父进程puts未能将结果打印到屏幕上。

四。popen模型

#include <stdio.h>

FILE *popen(const char* command, char* type);

int pclose (FILE* stream);

popen工作原理：类似于system，首先fork一个子进程，然后调用exec执行参数command中给定的shell命令。不同的是，函数popen自动在父进程和exec创建的子进程之间建立了一个管道。

参数type：r 创建与子进程的标准输出连接的管道（管道数据由子进程流向父进程）

open调用成功返回标准I/O的FILE文件流，它的读写属性由参数type决定，调用失败返回NULL

pclose关闭popen打开的文件流，成功调用返回exec进程退出时的状态，否则返回-1。

　　　　w 创建与子进程的标准输出连接的管道（管道数据由父进程流向子进程）

/*------------popen----------*/
#include <stdio.h>
void main()
{
    FILE *out, *in;
    if ( (out = popen( "grep init", "w" ) ) == NULL )
    {
        fprintf( stderr, "error!/n" );
        return;
    }
    if ( (in = popen( "ps -ef", "r" ) ) == NULL )
    {
        fprintf( stderr, "error !/n" );
        return;
    }
    while ( fgets( buf, sizeof(buf), in ) ) /*读取ps -ef结果*/
        fputs( buf, out );
    pclose( out );
    pclose( in );
}

命令ps -ef：分析当前运行的全部进程，并将结果打印到屏幕上。

进程“grep init”从输入的字符串中查找包含字符“init”的子串，并打印结果。