C中的管道，用于读取标准输入的缓冲区

Posted 2023-02-19

【中文标题】C中的管道，用于读取标准输入的缓冲区

【英文标题】：Pipes in C, buffer for reading stdin

【发布时间】：2022-01-12 05:12:22

【问题描述】：

我正在努力理解这个this answer。尤其是数据如何跨进程流动？

我假设输入流通过与管道连接的输出流经孩子的输入，然后由父通过管道输出收集。但是，在新一轮循环并在子进程中执行命令之前，读取的数据会发生什么变化？

数据是否在父进程内部缓冲（不知何故？我想知道是什么原因造成的），稍后这个缓冲区被复制并在fork()之后传递给子进程，然后子进程将保存的输入传递给exec()?

编辑 - 附加方面：

（在我提供的示例中，循环的每一圈都会创建新管道，并在调用 pipe() 时填充新的描述符。我创建了一个工作修改，其中表描述符的数量在循环外创建并重新填充。它如何影响从先前执行的命令中读取的数据？它存储在哪里，何时创建新管道并将新文件描述符存储在重用表中？）

【参考方案1】：

有一个与管道关联的缓冲区。

如果缓冲区未满，写入将返回，程序将继续。

但是缓冲区有可能被填满。如果写入无法完成，它将导致部分写入（提供写入的数量）或阻塞直到写入完成（即当某物最终从另一端读取时）。

试图从空管道读取的读取器通常会阻塞，直到数据可用。如果描述符被设为非阻塞，则读取将返回错误 EWOULDBLOCK 或 EAGAIN。

select 和类似的机制可用于检测何时可以安全地执行无阻塞的读取或写入。

管道的每一端都可以独立关闭。仅在关闭文件描述符的所有副本后才关闭结尾。这包括继承的副本。一个常见的场景是子级从其父级继承管道。父级将关闭其描述符之一，而子级将关闭另一个。这使得一个进程能够写入管道，而另一个进程能够从中读取。 （双向通信需要两个管道或一个套接字。）

如果阅读器退出会发生什么？默认情况下，写入封闭管道会产生 SIGPIPE 信号。默认情况下，这会终止写入过程。这通常非常有用。例如，考虑在很长的流上使用head 的情况。但它并不总是有用的。有时，您想检测并处理这种情况。幸运的是，通过使用通常的机制处理或忽略信号，这是完全可配置的。如果忽略，写入操作将失败并返回错误代码 EPIPE。

系统之间的行为会有所不同。例如，Windows 没有信号*，select 不适用于管道。 （不过，它确实适用于套接字。）但它也提供了执行异步 I/O 的替代方法。

【讨论】：

在我展示的示例中，当调用pipe() 时，循环的每一圈都会创建新管道并填充新的描述符。我创建了一个工作修改，其中描述符表在循环外部创建并重新填充。它如何影响先前执行的命令中先前读取的数据？

我对我的后续问题有一个想法：新管道是在同一个表中创建的，但旧管道没有被破坏 - 那是数据在等待的地方，在以前的管道。新一轮循环中的子节点从父节点继承描述符表——在这个描述符表中，有重复的先前管道的读取描述符。子进程复制父进程未更改的写入描述符，并将输出重定向到新创建的管道。

（超出字母限制）但是，在引用问题的 cmets 中，建议使用 close(pipe[0])。它如何影响在下一轮循环中从前一个管道读取数据？

OK，描述符表中的描述符还没有关闭，所以我们可以从之前的管道中读取。