UNIX中C语言的管道

Posted 2020-10-06 眷恋你的方圆

一、管道的概念

管道是一种队列类型的数据结构，它的数据从一端输入，另一端输出。管道最常见的应用是连接两个进程的输入输出，即把一个进程的输出编程另一个进程的输入。shell中存在专门的管道运算符"|"，例如shell命令：

ps -ef |grep init

命令"ps -ef"分析当前运行的全部进程，并将结果打印到屏幕上。进程"grep init"从输入的字符串中查找包含字符"init"的子串，并打印结果。这两个领命通过管道符连接起来后就成了一个新的应用：查找正在应用的、命名中包含字符"init"的进程。

 

二、无名管道

 

无名管道通畅直接称之为管道，它占用两个文件描述符，不能被非血缘关系的进程共享，一般应用在父子进程中。

 

1.无名管道的建立

 

  UNIX中一切皆为文件，管道也是文件的一种，成为管道文件。当系统创建一个管道时，它返回两个文件描述符：一个文件以只写打开，作为管道的输入端;另一个文件以只读打开，作为管道的输出端。

 

  在UNIX中，采用函数pipe创建无名管道，其原型为：

 

#include<unistd.h>

 

int pipe(int fildes[2]);/*其中fildes[0]为读而开，fildes[1]为写而开，fildes[1]的输出是fildes[0]的输入*/

 

  函数pipe在内核中创建一个管道，并分配两个文件描述符标识管道的两端，这两个文件描述符存储于fildes[0]和fildes[1]中。一般约定fildes[0]为输入端，进程向此文件描述符写入数据，fildes[1]描述管道的输出端，进程向此文件描述符中读取数据。函数pipe调用成功时返回0，否则返回-1。

 

 

 

2.单向管道流模型

 

  管道的两端(输入和输出端)被一个进程控制没有太大的意义，如果管道的两端分别控制在不通的进程中，这两个进程之间就能够进行通信。拥有管道输入端的进程，可以向管道发送信息，拥有管道输出端的进程，可以从管道中接收一个进程发送来的信息。

 

1)从父进程流向子进程的管道

 

在父进程创建无名管道并产生子进程后，父子进程均拥有管道两端的访问权。此时关闭父进程的管道输出端、关闭子进程的管道输入端，就形成一个从父进程到子进程的管道流，数据由父进程写入、从子进程读出。创建从父进程流向子进程的管道过程如下：

 

1st:创建管道，返回无名管道的两个文件描述符fildes[0]和fildes[1]。

 

int fildes[2];

 

pipe(fildes);

 

2nd:创建子进程，子进程继续无名管道文件描述符。

 

3rd：父进程关闭管道的输出端，即关闭只读文件描述符fildes[0]。

 

close(fildes[0]);

 

4th:子进程关闭管道的输入端，即关闭只写文件描述符fildes[1]。

 

close(fildes[1]);

 

 

 

2)从子进程流行父进程的管道

 

在父进程创建无名管道并产生子进程后，父子进程均拥有管道两端的访问权。此时关闭父进程的管道输入端、关闭子进程的管道输出端，就形成一个从子进程到父进程的管道流，数据由子进程写入，从父进程读出。创立从子进程流向父进程的管道过程如下：

 

1st:创建管道，返回无名管道的两个文件描述符fildes[0]和fildes[1]；

 

2nd：创建子进程，子进程中继续无名管道文件描述符。

 

3rd：父进程关闭管道的输入端，即关闭只读文件描述符fildes[1]；

 

4th:子进程关闭管道的输出端，即关闭只写文件描述符fildes[0];

 

ex：一个管道的例子：父进程向管道写入一行字符，子进程读取数据并打印到屏幕上。