基本进程通信--管道

文件锁、信号等进程通信方法无法实现在进程见传递大量数据，如果使用文件锁，进程见信息的传递将受到磁盘读取速度的限制。管道作为最早的进程间通信机制，实现了父子进程或者兄弟进程之间的数据读写。

 

Linux系统中的管道都是半双工的，所以要实现双工通信就需要创建2个管道来完成了；某些UNIX版本的管道是全双工的。由于管道只能在父子进程或者兄弟进程之间创建，非父子、兄弟进程之间的通信可以用命名管道或者消息队列了。

 

1、pipe函数与进程通信

调用格式int pipe(int filedes[2]);

函数产生一对指向管道inode节点的文件描述符，放在数组filedes中，filedes[0]用于读取管道数据，filedes[1]用于向管道写入数据；

函数执行成功返回0，失败返回-1。

 

【程序实例】

父子进程通信：子进程将命令行参数字符串写入管道，父进程读出。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>

#define BUFFER_SIZE 100
int main(int argc,char* argv[])
{
 int f_des[2];  //f_des[0]:for read, f_des[1]:for write.
 pid_t pid;
 char msg[BUFFER_SIZE];

 if(argc != 2)
 {
  printf("Usage: %s message.\n",argv[0]);
  return 1;
 }
 if(pipe(f_des)==-1)
 {
  printf("Can't creat pipe.\n");
  return 1;
 }
 pid = fork();
 if(pid<0)
 {
  perror("Fail to creat child process.\n");
  return 1;
 }
 else if(pid==0)
 {
  //child process,read data
  //关闭不需要的文件描述符，避免在读取数据无法获得结束位置。
  close(f_des[1]);
  if(read(f_des[0],msg,BUFFER_SIZE)==-1)
  {
   printf("Fail to read message from pipe.\n");
   return 1;
  }
  else
  {
   sleep(1);   
   printf("Child process received message %s.\n",msg);
  }
  _exit(0);
 }
 else
 {
  //parent process,write data  
  close(f_des[0]);
  if(write(f_des[1],argv[1],strlen(argv[1]))==-1)
  {
   printf("Fail to write data to pipe.\n");
   return 1;
  }
  else
  {
   printf("father process send message %s.\n",argv[1]);
  }
  wait(NULL);
  _exit(0);
 }
 return 0;
}
【执行结果】

gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$ gcc -o pipe1 systemcall2.c
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./pipe1 Hello
father process send message Hello.
Child process received message Hello.
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$

 

2、popen函数和pclose函数

popen（）函数很大程度上简化了管道的使用，不需要像使用pipe那样创建管道、创建子进程甚至有时做重定向等操作。该函数的实际过程就是调用pipe（）创建单向通信的管道，再调用fork()创建子进程，启动shell执行command命令。

函数调用格式如下：FILE* popen(const char*command,const char *type);

参数tpye可以为"r"或者"w",表示读取管道数据，或者向管道写数据： 如果参数为"r",表示子进程写、父进程读，从子进程的标准输出中读取数据到文件流stream中；参数为"w"，表示父进程写、子进程读，将文件流中的数据写入子进程的标准输入。

函数成功返回指向FILE的指针，失败返回NULL（中间pipe或者fork等某个步骤失败）；

 

【代码实例】

创建管道，参数为"w",即向管道写入数据，启动shell执行sort 命令对字符进行排序。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
 FILE* fs = popen("sort","w");
 if(NULL == fs)
 {
  perror("Creat pipe failed.\n");
  return 1;
 }
 fprintf(fs,"Linux.\n");
 fprintf(fs,"Hello.\n");
 fprintf(fs,"Test program.\n");
 fprintf(fs,"Bash shell.\n");
 
 pclose(fs);
 return 0;
}

 

【执行结果】

gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$ gcc -o pipe2 systemcall2.c
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./pipe2
Bash shell.
Hello.
Linux.
Test program.
gaolu@gaolu-desktop:~$