前面我们讲了进程间通信的一种方式,共享内存。下面看一看另一种机制,匿名管道。
1.什么是管道
管道是一个进程的数据流到另一个进程的通道,即一个进程的数据输出作为另一个进程的数据输入,管道起到了桥梁的作用。
比如,在shell中输入命令:ls -l|grep string,ls和grep是两个进程,"|"符号表示管道,意思是执行ls -l进程,并将输出结果result_1,作为grep string进程的输入result_0,grep进程将result_0中存在字符串string的信息打印到屏幕。

2.管道的使用
1)popen函数:启用一个新进程,并可以向它传递数据,或者通过它接受数据。

FILE *popen(const char *command,conse char *open_mode);

command:运行的程序名和参数
open_mode:有两个值"r(只读)","w(只写)"
      "r":可以获取新进程的输出
      "w":可以向新进程发送数据
返回值:返回输入输出文件流指针

2)pclose函数:关闭输入输出文件流指针
若调用该函数时,新进程仍然在运行,则pclose将等待,直至新进程结束。
返回值:返回新进程的退出码。

3.popen函数使用示例
下例循环读取read_fp输出文件流的内容,写入write_fp的输入文件流,直到输出流内容读完。

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
FILE *read_fp = NULL;
FILE *write_fp = NULL;
char buffer[BUFSIZ+];
int chars_read = ; //初始化缓冲区
memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));
read_fp = popen("ls -l","r");
write_fp = popen("grep rwxrwxr-x","w");
if(read_fp && write_fp)
{ chars_read = fread(buffer,sizeof(char),BUFSIZ,read_fp);
while(chars_read)
{
buffer[chars_read]='\0';
//把数据写入grep进程
fwrite(buffer,sizeof(char),chars_read,write_fp);
chars_read = fread(buffer,sizeof(char),BUFSIZ,read_fp);
}
//关闭文件流
pclose(read_fp);
pclose(write_fp);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
printf("%d\n",);
exit(EXIT_FAILURE);
}

输出结果:

3、popen的原理及优缺点
当调用popen运行一个新进程时,它首先启动shell,然后将command参数传递给它。
优点:可以使用shell来分析命令字符串,启动非常复杂的shell命令。
缺点:不仅要启动一个新进程,还要启动一个shell,效率会比较低。

4.pipe函数的使用

int pipe(int file_description[]);

file_description[2]:表示管道的输出输入端,输出端数据经过管道流到输入端,函数执行完后, 会将这个数组赋值。
          file_description[1]表示管道输出端文件描述符
          file_description[0]表示管道输入端文件描述符
返回值:0成功,-1失败

与popen不同的是,pipe函数是一个底层调用,不会启动shell。
popen是使用文件流(FILE)工作的,pipe使用的是文件描述符,相应的数据要用底层的read和write来读取和发送。

5.pipe函数使用示例
下例中,我们在父进程中创建一个管道,然后调用fork创建一个子进程。
此时,父进程的file_description[1]输出端,对应着子进程file_description[0]的输入端。
数据通过管道由父进程传到子进程。示例如下:

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int data_processed = ;
const char data[]="Hello pipe!";
char buffer[BUFSIZ+];
pid_t pid;
memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));
int filedes[];
if(pipe(filedes)==)
{
//创建管道成功
//fork子进程
pid=fork();
if(pid==-)
{
fprintf(stderr,"Fork failure");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if(pid==)
{
data_processed = read(filedes[],buffer,BUFSIZ);
printf("read %d bytes:%s\n",data_processed,buffer);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
else
{
data_processed = write(filedes[],data,strlen(data));
printf("wrote %d bytes:%s\n",data_processed,data);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
}
exit(EXIT_FAILURE);
}

输出结果:

6.管道用作标准输入和输出
我们知道标准的输入描述符为0,输出描述符为1,
为了使用已经定义好的标准程序,如od命令,从标准输入读入数据。
需要将管道的输入端描述符置为0,此时,我们需要用到一个辅助函数dup

dup函数:创建一个描述符,复制原有描述符参数的结构到新建的描述符。

int dup(int file_descriptor);

新的描述符规则是,使用最小的可用值。

要想使管道的输入描述符为标准输入描述符,我们可以先关闭文件描述符0,然后调用dup,
此时新建的描述符即为最小可用值0,标准输入描述符。

close();
dup(file_description[]);

上例使用标准输入描述符改造后的示例如下:

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int data_processed = ;
const char data[]="Hello pipe!";
int filedes[];
pid_t pid;
if(pipe(filedes)==)
{
pid = fork();
if(pid==-)
{
fprintf("stderr","fork failure!\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if(pid==)
{
close();
dup(filedes[]);
close(filedes[]);
close(filedes[]);
execlp("od","od","-c",);
exit(EXIT_FAILURE);
}
else
{
close(filedes[]);
data_processed = write(filedes[],data,strlen(data));
close(filedes[]);
printf("wrote %d bytes:%s\n",data_processed,data);
}
}
}

输出结果:

7.匿名管道需要注意的问题
1)当管道没有关闭时,若没有数据可读,read调用会阻塞
2)当管道关闭时,read调用会返回0
3)匿名管道通信,进程间必须是父子关系。

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