匿名管道

LINUX進程通訊

公開的交流方式有：信號量，消息隊列，共享內存，有名管道，文件

祕密的信息僅限於交流雙方知道的有：信號通訊，無名管道通訊和socket通訊

一.匿名管道pipe

　　 #include <unistd.h>

    int pipe(int filedes[2]);

管道做用於有血緣關係的進程之間,經過fork來傳遞 

調用pipe函數時在內核中開闢一塊緩衝區（稱爲管道）用於通訊，它有一個讀端一個寫端，而後經過filedes參數傳出給用戶程序兩個文件描述符，filedes[0]指向管道的讀端，filedes[1]指向管道的寫端（很好記，就像0是標準輸入1是標準輸出同樣）。因此管道在用戶程序看起來就像一個打開的文件，經過read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向這個文件讀寫數據實際上是在讀寫內核緩衝區。pipe函數調用成功返回0，調用失敗返 回-1。

     1.父進程調用pipe開闢管道，獲得兩個文件描述符指向管道的兩端。

     2.父進程調用fork建立子進程，那麼子進程也有兩個文件描述符指向同一管道。

     3.父進程關閉管道讀端，子進程關閉管道寫端。父進程能夠往管道里寫，子進程能夠從管道里讀，管道是用環形隊列實現的，數據從寫端流入從讀端流出，這樣就實現了進程間通訊。

使用管道須要注意如下4種特殊狀況（假設都是阻塞I/O操做，沒有設置O_NONBLOCK標 志）： 

1.寫端關閉，讀端將剩餘數據讀出後，再read會返回0

2.寫端未關閉，讀端將剩餘數據讀出後，再次read會阻塞，直到管道中有數據可讀了纔讀取數據並返回

3.讀端都關閉了，寫端write，那麼該進程會收到信號SIGPIPE，一般會致使進程異常終止。

4.讀端未關閉，但未read，那麼在管道被寫滿時再次write會阻塞，直到管道中有空位置了才寫入數據並返回。

管道的主要侷限性正體如今它的特色上：

1.    只支持單向數據流；

2.    只能用於具備親緣關係的進程之間；

3.    沒有名字；

4.    管道的緩衝區是有限的（管道制存在於內存中，在管道建立時，爲緩衝區分配一個頁面大小）；

5.    管道所傳送的是無格式字節流，這就要求管道的讀出方和寫入方必須事先約定好數據的格式，好比多少字節算做一個消息（或命令、或記錄）等等

默認建立的爲阻塞管道，若是想設置爲非阻塞管道, fcntl函數設置O_NONBLOCK標誌 

實踐經驗：在進程通訊中，沒法判斷每次通訊的字節數，即沒法對數據進行自動拆分，致使子進程一次性讀取父進程兩次通訊的報文狀況，爲了能正常拆分發送報文，咱們常採用如下幾種方法：

1.固定長度，2.顯示長度；每一個報文有長度域和數據域組成。3.短鏈接，進程間每次須要通訊時，建立一個通訊線路，發送一條報文後，當即廢棄這條通訊線路.Soket通訊中經常使用。

經典模型：

一 。 單向管道流

二 。 雙向管道流模型

三。鏈接標準I/O的標準管道模型

設計一個父進程標準輸出流鏈接到子進程標準輸入流的管道

使用函數dup2重定向

(1) 建立管道，返回無名管道的兩個文件描述符fildes[0]和fildes[1]。

(2) 建立子進程，子進程中繼承無名管道文件描述符。

(3) 父進程關閉管道的輸出端，即關閉只讀文件描述符fileds[0]。

(4) 父進程將標準輸出（stdout，文件描述符1）重定向爲文件描述符fileds[1]。

(5) 子進程關閉管道的輸入端，即關閉只寫文件描述符fileds[1]。

(6) 子進程將標準輸入（stdin，文件描述符0）重定向爲文件描述符fileds[0]。

代碼示例：

#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) /* 建立管道和子進程 */
    {
        fprintf(stderr, "error!\n");
        return 1;
    }
    if (pid == 0)
    {
    /* ―――――――――――――――――子進程―――――――――――――――――― */
        close(fildes[1]);                  
        dup2(fildes[0], 0);                 /* 重定向stdin到fildes[0]中 */
        close(fildes[0]);
        gets(buf);                          /* 讀入輸入，實際上是讀取父進程輸出 */
        fprintf(stderr, "child:[%s]\n", buf);
        return 2;
    }
    /* ―――――――――――――――――父進程―――――――――――――――――― */
    close(fildes[0]);
    dup2(fildes[1], 1);                     /* 重定向stdout到fildes[1]中 */
    close(fildes[1]);
    puts("Hello!");                         /* 輸出，同時增長子進程的輸入信息*/
    return 0;                          
}

父進程的標準輸出已經重定向到管道中，故父進程puts未能將結果打印到屏幕上。

四。popen模型

#include <stdio.h>

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

int pclose (FILE* stream);

popen工做原理：相似於system，首先fork一個子進程，而後調用exec執行參數command中給定的shell命令。不一樣的是，函數popen自動在父進程和exec建立的子進程之間創建了一個管道。

參數type：r  建立與子進程的標準輸出鏈接的管道（管道數據由子進程流向父進程）

open調用成功返回標準I/O的FILE文件流，它的讀寫屬性由參數type決定，調用失敗返回NULL

pclose關閉popen打開的文件流，成功調用返回exec進程退出時的狀態，不然返回-1。

　　　  　w 建立與子進程的標準輸出鏈接的管道（管道數據由父進程流向子進程）

/*------------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 ) ) /*讀取ps -ef結果*/
        fputs( buf, out );
    pclose( out );
    pclose( in );
}

命令ps -ef： 分析當前運行的所有進程，並將結果打印到屏幕上。

進程「grep init」從輸入的字符串中查找包含字符「init」的子串，並打印結果。