《UNIX环境高级编程》笔记--管道
1.pipe
管道是UNIX系统IPC的最古老形式，并且所有的UNIX系统都提供此种通信机制。管道有下列两种局限性：
a.历史上，它们是半双工的，现在某些系统提供全双工管道，但是为了最佳的可移植性，我们决不应预先假定系统使用此
特性。
b.它们只能在具有公共祖先的进程之间使用。通常一个管道由一个进程创建，然后该进程调用fork，此后父子进程之间可以
使用该管道。
（FIFO没有第二种局限性，UNIX域套接字和命名流没有这两种局限性）
管道是由调用pipe函数而创建的：
#include<unistd.h> int pipe(int filedes[2]); //成功则返回0，出错则返回-1.经由参数filedes返回两个文件描述符：filedes[0]为读而打开，filedes[1]为写而打开。filedes[1]的输出是filedes[0]的输入。
调用fork之后做什么取决于我们想要有的数据流的方向，对于从父进程到子进程的管道，父进程关闭管道的读端fd[0]，子
进程则关闭写端fd[1]。
调用fork之后的半双工管道：
从父进程到子进程的管道：
为了构造从子进程到父进程的管道，父进程关闭fd[1]，子进程关闭fd[0]。
当管道的一端被关闭后，下列两条规则其作用：
a.当读一个写端已经被关闭的管道时，在所有数据都被读取后，read返回0，指示达到了文件结束处。
b.如果写一个读端已经被关闭的管道，则产生信号SIGPIPE。如果忽略该信号或者捕获该信号并从其处理程序返回，则
write返回-1，errno设置为EPIPE。
在写管道是，常量PIPE_BUF规定了内核中管道缓冲区的大小，如果对管道调用write，而且要求写的字节数小于等于
PIPE_BUF，则此操作不会与其他进程对同一管道的write操作穿插进行。但是，若有多个进程同时写一个管道，而且
进程要求写的字节数超过PIPE_BUF字节数时，写操作的数据可能穿插。
实践：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(void){
int result,n;
int fd[2];
pid_t pid;
char line[256];
if(pipe(fd) < 0){
perror("pipe");
return -1;
}
if((pid = fork()) < 0){
perror("fork");
return -1;
}else if(pid > 0){ //parent
close(fd[0]);
if(fd[1] != STDOUT_FILENO){
dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);
}
execl("/bin/ls","ls",(char*)0);
}else{ //child
close(fd[1]);
while((n =read(fd[0],line,256)) > 0){
if(write(STDOUT_FILENO,line,n) != n){
perror("write");
exit(-1);
}
}
close(fd[0]);
}
return 0;
}
运行结果：
WinVNC.log
a.out
a.txt
b.txt
chlock
dtest
lock
lock.txt
在父进程中将管道描述符赋值为标准输出，所以在执行ls后，原本是写到标准输出的，现在写到fd[1]中。而子进程将读到
的内容显示到标准输出上。
2.popen和pclose函数
常见的操作是创建一个管道连接到另一个进程，然后读取其输出或向其输入端发送数据，为此，标准IO提供了两个函数
popen和pclose。这两个函数实现的操作是：创建一个管道，调用fork产生一个子进程管道的不使用端，执行一个shell
以运行命令，然后等待命令终止。
#include<stdio.h> FILE *popen(const char* cmdstring, const char *type); //若成功则返回文件指针，出错则返回NULL。 int pclose(FILE *fp); //返回cmdstring的终止状态，若出错则返回-1。函数popen先执行fork，然后调用exec以执行cmdstring，并返回一个标准IO文件指针，如果type是r，则文件指针连接到
cmdstring的标准输出，如果type是w，则文件指针连接到cmdstring的标准输入。
pclose函数关闭标准IO流，等待命令执行结束，然后返回shell的终止状态。如果shell不能被执行，则pclose返回的终止状
态与shell已执行exit(127)一样。
实践：
#include<stdio.h>
int main(void){
char line[256];
FILE* fpin;
int n;
if((fpin = popen("/bin/ls","r")) == NULL){
perror("popen");
return -1;
}
while(fgets(line, 256, fpin) != NULL){
if(fputs(line,stdout) == EOF){
perror("fputs");
return -1;
}
}
return 0;
}运行结果：
[root@yanPC apue]# ./a.out
a.out
abort.c
core.16354
core.16355
fork.c
popen.c
sigsetjmp.c
sigsuspend.c
sleep.c
template.c
vfork.c
wait.c
3.命名管道
FIFO被称为命名管道。匿名管道只能由相关进程使用，这些相关进程的共同祖先进程创建了管道，但是通过FIFO，不相关的
进程也能交换数据。
FIFO是一种文件类型。创建FIFO类似于创建文件，确实，FIFO的路径名存在于文件系统中。
#include<sys/stat.h> int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); //成功则返回0，出错则返回-1.mkfifo函数中mode参数的规格说明与open函数中的mode相同，一旦已经用mkfifo创建一个FIFO，就可用open打开它，其实，
一般的文件IO函数都可用于FIFO（close，read，write，unlink）。
实践：
#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdlib.h>
#define MYFIFO "myfifo"
int main(void){
char buffer[256];
pid_t pid;
int fd;
unlink(MYFIFO);
if(mkfifo(MYFIFO,0666) < 0){
perror("mkfifo");
return -1;
}
if((pid = fork())<0){
perror("fork");
return -1;
}else if(pid > 0){
char s[] = "hello world.";
fd = open(MYFIFO,O_WRONLY);
write(fd,s,sizeof(s));
close(fd);
}else{
fd = open(MYFIFO,O_RDONLY);
read(fd,buffer,256);
printf("%s\n",buffer);
close(fd);
exit(0);
}
waitpid(pid,NULL,0);
return 0;
}运行结果：
[root@yanPC apue]# ./a.out
hello world.