13 进程间通讯： 管道

管道###

【11 章中，我们看到一种在两个进程间发送消息的非常简单的方法： 使用信号；我们创建通知事件，通过它引起响应，但传送的信息只限于一个信号值】
管道：通过它进程之间可以交换更有用的数据。
本章后：我们将学习到的知识将CD数据库应用程序重新实现为一个非常简单的客户/服务器应用程序。

介绍大概：
（1）管道的定义
（2）进程管道
（3）管道调用
（4）父进程和子进程
（5）命名管道：FIFO
（6）客户/服务器架构

13.1 什么是管道？
当从一个进程连接数据流到另一个进程时，我们使用术语：管道（pipe）。
（我们通常是把一个进程的输出通过管道连接到另一个进程的输入）
大多数Linux的用于应该早已对将shell命令连接在一起的概念很熟悉了，这实际上就是把一个进程的输出直接传递给另外一个进程的输入。（shell命令连接在一起？？？“|”）
eg: cmd1 | cmd2
对于shell命令俩说，命令的连接是通过管道字符来完成的。【管道字符：“|”】
shell负责安排两个命令的标准输入和标准输出
（1）cmd1 的标准输入来自终端的键盘
（2）cmd1 的标准输出传递给cmd2 ，作为它的标准输入；
（3）cmd2的标准输出连接到终端屏幕。
. shell 所做的工作实际上就是对标准输入和标准输出流进行了重新连接，是数据连接从键盘输入通过两个命令最终输出到屏幕上；

管道图示

本章实现包含了 ： 如何在程序中获得这样的效果，怎样用管道将多个进程连接起来，从而实现一个简单的客户/服务器系统。

13.2 进程管道###

两个最简单的在两个程序之间传递数据的方法就是使用popen 和pclose 函数了。
头文件： stdio.h
FILE *popen(const char *command, const cahr *open_mode);
int pclose(FILE *stream_to_close);
(1)popen 函数
popen 函数允许一个程序将另外一个程序作为新进程启动，并可以传递数据给它或者通过它接收数据。
command 字符串是要运行的程序名和相应的参数。
open_mode 必须是“r”或“w”；
如果open_mode 是“r”，被调用程序的输出就可以被 调用程序使用，调用程序利用popen函数返回的FILE * 文件流指针，就可以通过常用的stdio库函数（如：fread）来读取被调用程序的输出；
如果open_mode 是“w”，调用程序就可以用fwrite 调用向被调用程序发送数据，而被调通常用程序可以在自己的标准输入上读取这些数据。被调用的程序通常不会意识到自己正在从另外一个进程读取数据，它只是在标准输入留上读取数据，然后做出相应的操作。
每个popen调用都必须指定“r”或“w”，在popen函数的标准实现中不支持任何其他选项。这意味着我们不能调用另外一个程序并同时对它进行读写操作（只可以选择一个）。popen函数在失败时返回一个空指针。如果想通过管道实现双向通讯，最普通的解决方法是使用两个管道，每个管道负责一个方向的数据流。

（2）pclose函数####

用popen启动的进程结束时，我们就可以用pclose函数关闭与之关联的文件流。##

pclose 调用值在popen启动的进程结束后才返回。如果调用pclose时它仍然在云心，pclose调用将等待该进程的结束。
pclose 调用的返回值通常是它所关闭的文件流所在进程的退出码。如果调用进程在调用pclose之前执行了一个wait语句，被调用进程的退出状态就会丢失，因为被调用进程已经结束。此时，pclose将返回-1并设置errno为ECHILD。

实验：读取外部程序的输出###

打印系统信息命令

下面的示例是在程序中用popen访问uname命令给出的信息。
大概过程 ： 完成程序的初始化工作后，打开一个连接到uname命令的管道，把管道设置为可读方式并让read_fp 指向命令的输出。最后，关闭read_fp指向的管道。

代码以及运行的结果

实验解析： 这个程序用popen 调用启动带有-a选项的uname命令。然后用返回的文件流读取最多BUFSIZge个字符（这个常量是stdio.h 中用#define 语句定义的）的数据，并将它们打印出来显示在屏幕上。因为我们是子啊程序内部捕获uname命令的输出，所以可以处理它。
实例代码

13.3将输出送往popen###

上面一个例子是捕获外部程序输出的例子；下面是将一个输出发送到外部程序。

示例代码

这里是使用带有参数“w”的popen 启动od -c 命令，这样就可以像该命令发送数据了。然后它给od -c命令发送一个字符串，该命令接受并且处理它，最后把处理结果打印到自己的标准输出上。
相当于：

等价命令

代码

13.3.1 传递更多的数据####

目前所使员工的数据通过一个fread 或fwrite 调用来发送或接受； 有时，我们可能希望以块的方式发送数据，或者我们根本不知道输出数据的长度。为了避免顶一个分厂大的缓冲区，我们可以用多个fread或fwrite调用数据分为几部分处理。

代码需要调整，没有获取所说的结果

这个程序调用了popen函数使用“r”参数，和popen1.c 程序的做法一样。这一次我们是连续从文件流中读取数据，知道没有数据读取为止。【注意：虽然ps命令的执行要花费一些时间，单linux会安排好进程间的调度，让两个程序可以运行时继续运行】如果进程popen3没有数据可读，它将被挂起知道数据到达。如果写进程ps产生的输出超过了可用缓冲区的长度，它也会被挂起知道读进程读取一些数据。

13.3.2如何实现popen###

请求popen调用运行一个程序时，它首先启动shell，即系统中的sh命令，然后将command字符串作为一个参数传递给它。这有两个效果，一个好一个不太好。
在Linux（Unix） 中，所有参数扩展都是由于shell来完成的。所以，启动程序之前先启动shell来分析命令字符串，就可以使各种shell扩展（eg：c所指的是哪些文件）。在程序启动之前就会全部完成。这个功能是非常有用的，它允许我们通过popen启动非常复杂的shell命令。而其他一些创建进程的函数（eg：execl）调用起来就复杂很多，因为调用进程必须自己去完成shell扩展。
使用shell不太好的影响是：针对每个popen调用，不仅要启动一个呗请求的程序，还要启动一个shell，即每个popen调用将多启动两个进程。从节省系统资源的角度来看，popen函数的调用成本略搞，而且对目标命令的调用比正常方式要慢一些。
下面的命令： cat popen.c | wc -l

代码

shell在启动后将popen*.c 扩展为一个文件列表，列表中的文件名都是以popen开头，以.c 结尾，shell还处理了管道符(|)并将cat命令的输出传递给wc命令。我在一个popen调用中启动了shell、cat 程序和wc程序，并进行了一次输出重定向。而调用这些命令的程序值看到最终的输出结果。

总结上面：
上面主要是关于什么是管道，就是进程之间的一种输入和输出的之间的信息交流。
进程管道的使用以及popen这个函数的使用。