linux编程之pipe()函数详解

服务器 2024/12/24 佚名

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管道是一种把两个进程之间的标准输入和标准输出连接起来的机制，从而提供一种让多个进程间通信的方法，当进程创建管道时，每次都需要提供两个文件描述符来操作管道。其中一个对管道进行写操作，另一个对管道进行读操作。对管道的读写与一般的IO系统函数一致，使用write()函数写入数据，使用read()读出数据。

#include<unistd.h>

int pipe(int filedes[2]);

返回值：成功，返回0，否则返回-1。参数数组包含pipe使用的两个文件的描述符。fd[0]:读管道，fd[1]:写管道。

必须在fork()中调用pipe()，否则子进程不会继承文件描述符。两个进程不共享祖先进程，就不能使用pipe。但是可以使用命名管道。

当管道进行写入操作的时候，如果写入的数据小于128K则是非原子的，如果大于128K字节，缓冲区的数据将被连续地写入管道，直到全部数据写完为止，如果没有进程读取数据，则将一直阻塞,如下：

在上例程序中，子进程一次性写入128K数据，当父进程将全部数据读取完毕的时候，子进程的write()函数才结束阻塞并且

返回写入信息。

命名管道FIFO

管道最大的劣势就是没有名字，只能用于有一个共同祖先进程的各个进程之间。FIFO代表先进先出，单它是一个单向数据流，也就是半双工，和

管道不同的是：每个FIFO都有一个路径与之关联，从而允许无亲缘关系的进程访问。

#include <sys/types.h>

    #include <sys/stat.h>

   int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

这里pathname是路径名,mode是sys/stat.h里面定义的创建文件的权限.

有亲缘关系进程间的fifo的例子

/*
 * 有亲缘关系的进程间的fifo的使用
 * fifo 使用的简单例子
 */

#include "../all.h"

#define FIFO_PATH "/tmp/hover_fifo"


void 
do_sig(int signo)
{
  if (signo == SIGCHLD)
    while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0)
      ;
}


int
main(void)
{
  int ret;
  int fdr, fdw;
  pid_t pid;

  char words[10] = "123456789";
  char buf[10] = {'\0'};  
  
  // 创建它,若存在则不算是错误,
  // 若想修改其属性需要先打开得到fd,然后用fcntl来获取属性,然后设置属性.

  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) // 打开fifo用来写
      perr_exit("open()");
    sleep(2);

    // 写入数据
    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) // 打开fifo用来读

      perr_exit("open()");

    fprintf(stderr, "I father read, waiting for child ...\n");
    if (read(fdr, buf, 9) != 9) //读数据
      perr_exit("read");

    fprintf(stderr, "father get buf : %s\n", buf);
    close(fdr);
  }
  // 到这里fifo管道并没有被删除,必须手动调用函数unlink或remove删除.

  return 0;  
}

从例子上可以看出使用fifo时需要注意:

*fifo管道是先调用mkfifo创建,然后再用open打开得到fd来使用.

*在打开fifo时要注意,它是半双工的的,一般不能使用O_RDWR打开,而只能用只读或只写打开.

fifo可以用在非亲缘关系的进程间,而它的真正用途是在服务器和客户端之间. 由于它是半双工的所以,如果要进行客户端和服务器双方的通信的话,

每个方向都必须建立两个管道,一个用于读,一个用于写.

下面是一个服务器,对多个客户端的fifo的例子:

server 端的例子:

/*
 * FIFO server
 */

#include "all.h"

int
main(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()");
  /* 
   * 根据fifo的创建规则, 若从一个空管道或fifo读, 

   * 而在读之前管道或fifo有打开来写的操作, 那么读操作将会阻塞 
   * 直到管道或fifo不打开来读, 或管道或fifo中有数据为止. 

   *

   * 这里,我们的fifo本来是打开用来读的,但是为了,read不返回0,

   * 让每次client端读完都阻塞在fifo上,我们又打开一次来读.
   * 见unpv2 charper 4.7
   */
  if ((fdw2 = open(FIFO_SVR, O_WRONLY)) < 0)  
    fprintf(stderr, "open()");
  
  while (1) {
    /* read client fifo path from FIFO_SVR */

   /* 这里由于FIFO_SVR有打开来写的操作,所以当管道没有数据时, 

   * read会阻塞,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);
}

客户端的例子:

/*
 * Fifo client
 *
 */
#include "all.h"

int
main(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);
}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

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