linux編程之pipe()函數詳解_Linux

管道是一種把兩個進程之間的標準輸入和標準輸出串連起來的機制，從而提供一種讓多個處理序間通訊的方法，當進程建立管道時，每次都需要提供兩個檔案描述符來操作管道。其中一個對管道進行寫操作，另一個對管道進行讀操作。對管道的讀寫與一般的IO系統函數一致，使用write()函數寫入資料，使用read()讀出資料。

#include<unistd.h>int pipe(int filedes[2]);

傳回值：成功，返回0，否則返回-1。參數數組包含pipe使用的兩個檔案的描述符。fd[0]:讀管道，fd[1]:寫管道。

必須在fork()中調用pipe()，否則子進程不會繼承檔案描述符。兩個進程不共用祖先進程，就不能使用pipe。但是可以使用具名管道。

當管道進行寫入操作的時候，如果寫入的資料小於128K則是非原子的，如果大於128K位元組，緩衝區的資料將被連續地寫入管道，直到全部資料寫完為止，如果沒有進程讀取資料，則將一直阻塞,如下：

在上常式序中，子進程一次性寫入128K資料，當父進程將全部資料讀取完畢的時候，子進程的write()函數才結束阻塞並且

返回寫入資訊。

具名管道FIFO

管道最大的劣勢就是沒有名字，只能用於有一個共同祖先進程的各個進程之間。FIFO代表先進先出，單它是一個單向資料流，也就是半雙工，和

管道不同的是：每個FIFO都有一個路徑與之關聯，從而允許無親緣關係的進程訪問。       

#include <sys/types.h>    #include <sys/stat.h>   int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

這裡pathname是路徑名,mode是sys/stat.h裡面定義的建立檔案的許可權.

有親緣關係進程間的fifo的例子

/* * 有親緣關係的進程間的fifo的使用 * fifo 使用的簡單例子 */#include "../all.h"#define FIFO_PATH "/tmp/hover_fifo"void do_sig(int signo){  if (signo == SIGCHLD)    while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0)      ;}intmain(void){  int ret;  int fdr, fdw;  pid_t pid;  char words[10] = "123456789";  char buf[10] = {'\0'};      // 建立它,若存在則不算是錯誤,  // 若想修改其屬性需要先開啟得到fd,然後用fcntl來擷取屬性,然後設定屬性.  if (((ret = mkfifo(FIFO_PATH, FILE_MODE)) == -1)            && (errno != EEXIST))    perr_exit("mkfifo()");  fprintf(stderr, "fifo : %s created successfully!\n", FIFO_PATH);  signal(SIGCHLD, do_sig);  pid = fork();  if (pid == 0) { // child    if ((fdr = open(FIFO_PATH, O_WRONLY)) < 0) // 開啟fifo用來寫      perr_exit("open()");    sleep(2);    // 寫入資料    if (write(fdr, words, sizeof(words)) != sizeof(words))       perr_exit("write");    fprintf(stderr, "child write : %s\n", words);    close(fdw);  } else if (pid > 0) { // parent    if ((fdr = open(FIFO_PATH, O_RDONLY)) < 0) // 開啟fifo用來讀      perr_exit("open()");    fprintf(stderr, "I father read, waiting for child ...\n");    if (read(fdr, buf, 9) != 9) //讀資料      perr_exit("read");    fprintf(stderr, "father get buf : %s\n", buf);    close(fdr);  }  // 到這裡fifo管道並沒有被刪除,必須手動調用函數unlink或remove刪除.  return 0;  }

 從例子上可以看出使用fifo時需要注意:

*fifo管道是先調用mkfifo建立,然後再用open開啟得到fd來使用.

*在開啟fifo時要注意,它是半雙工的的,一般不能使用O_RDWR開啟,而只能用唯讀或唯寫開啟.

fifo可以用在非親緣關係的進程間,而它的真正用途是在伺服器和用戶端之間. 由於它是半雙工的所以,如果要進行用戶端和伺服器雙方的通訊的話,

每個方向都必須建立兩個管道,一個用於讀,一個用於寫.

下面是一個伺服器,對多個用戶端的fifo的例子:

server 端的例子:

/* * FIFO server */#include "all.h"intmain(void){  int fdw, fdw2;  int fdr;  char clt_path[PATH_LEN] = {'\0'};  char buf[MAX_LINE] = {'\0'};  char *p;  int n;    if (mkfifo(FIFO_SVR, FILE_MODE) == -1 && errno != EEXIST)      perr_exit("mkfifo()");    if ((fdr = open(FIFO_SVR, O_RDONLY)) < 0)      perr_exit("open()");  /*    * 根據fifo的建立規則, 若從一個空管道或fifo讀,    * 而在讀之前管道或fifo有開啟來寫的操作, 那麼讀操作將會阻塞    * 直到管道或fifo不開啟來讀, 或管道或fifo中有資料為止.    *   * 這裡,我們的fifo本來是開啟用來讀的,但是為了,read不返回0,   * 讓每次client端讀完都阻塞在fifo上,我們又開啟一次來讀.   * 見unpv2 charper 4.7   */  if ((fdw2 = open(FIFO_SVR, O_WRONLY)) < 0)      fprintf(stderr, "open()");    while (1) {    /* read client fifo path from FIFO_SVR */   /* 這裡由於FIFO_SVR有開啟來寫的操作,所以當管道沒有資料時,    * read會阻塞,而不是返回0.    */    if (read(fdr, clt_path, PATH_LEN) < 0) {      fprintf(stderr, "read fifo client path error : %s\n", strerror(errno));        break;    }    if ((p = strstr(clt_path, "\r\n")) == NULL) {      fprintf(stderr, "clt_path error: %s\n", clt_path);      break;    }    *p = '\0';    DBG("clt_path", clt_path);    if (access(clt_path, W_OK) == -1) { // client fifo ok, but no permission      perror("access()");        continue;    }    /* open client fifo for write */    if ((fdw = open(clt_path, O_WRONLY)) < 0) {      perror("open()");        continue;    }    if ((n = read(fdr, buf, WORDS_LEN)) > 0) { /* read server words is ok */      printf("server read words : %s\n", buf);      buf[n] = '\0';      write(fdw, buf, strlen(buf));      }  }    close(fdw);    unlink(FIFO_SVR);  exit(0);}

用戶端的例子: 

/* * Fifo client * */#include "all.h"intmain(void){  int fdr, fdw;  pid_t pid;    char clt_path[PATH_LEN] = {'\0'};  char buf[MAX_LINE] = {'\0'};  char buf_path[MAX_LINE] = {'\0'};    snprintf(clt_path, PATH_LEN, FIFO_CLT_FMT, (long)getpid());      DBG("clt_path1 = ", clt_path);  snprintf(buf_path, PATH_LEN, "%s\r\n", clt_path);  if (mkfifo(clt_path, FILE_MODE) == -1 && errno != EEXIST)      perr_exit("mkfifo()");  /* client open clt_path for read   * open server for write     */  if ((fdw = open(FIFO_SVR, O_WRONLY)) < 0)     perr_exit("open()");    /* write my fifo path to server */    if (write(fdw, buf_path, PATH_LEN) != PATH_LEN)        perr_exit("write()");  if (write(fdw, WORDS, WORDS_LEN) < 0)  /* write words to fifo server */    perr_exit("error");  if ((fdr = open(clt_path, O_RDONLY)) < 0)      perr_exit("open()");  if (read(fdr, buf, WORDS_LEN) > 0) {   /* read reply from fifo server */    buf[WORDS_LEN] = '\0';    printf("server said : %s\n", buf);  }    close(fdr);  unlink(clt_path);    exit(0);}

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