linux 管道的创建和读写 pipe

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我是靠谱客的博主贤惠秀发，最近开发中收集的这篇文章主要介绍linux 管道的创建和读写 pipe，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

管道的概念：

管道是一种最基本的IPC机制，作用于有血缘关系的进程之间，完成数据传递。调用pipe系统函数即可创建一个管道。有如下特质：

1. 其本质是一个文件(实为内核缓冲区)

2. 由两个文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写端。

3. 规定数据从管道的写端流入管道，从读端流出。

管道的原理: 管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区(4k)实现。

管道的局限性：

① 数据自己读不能自己写。

② 数据一旦被读走，便不在管道中存在，不可反复读取。

③ 由于管道采用半双工通信方式。因此，数据只能在一个方向上流动。

④ 只能在有公共祖先的进程间使用管道。

常见的通信方式有，单工通信、半双工通信、全双工通信。

1、管道的创建

#include <unistd.h>

int pipe(int pipefd[2]);

linux下创建管道可以通过函数pipe来完成。该函数如果调用成功，数组中将包含两个新的文件描述符。

管道两端可分别用描述符fd[0] 以及fd[1]来描述。需要注意的是，管道两端的任务是固定的，一端只能用于读，由描述符fd[0]表示，称其为管道读端；

另一端只能用于写，由描述符fd[1]来表示，称其为管道写端。如果试图从管道写端读数据，或者向管道读端写数据都将导致出错。

管道是一种文件，因此对文件操作的I/O函数都可以用于管道，如read，write等。

管道一旦创建成功，就可以作为一般的文件来使用，对一般文件进行操作的I/O函数也适用于管道文件。

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管道的一般用法是，进程在使用fork函数创建子进程前先创建一个管道，该管道用于在父子进程间通信，然后创建子进程，

之后父进程关闭管道的读端，子进程关闭管道的写端。父进程负责向管道写数据而子进程负责读数据。当然父进程可以关闭管道的写端而子进程关闭管道的读端。

这样管道就可以用于父子进程间的通信，也可以用于兄弟进程间的通信。

2、从管道中读数据

如果某个进程要读取管道中的数据，那么该进程应当关闭fd[1]，同时向管道写数据的进程应当关闭fd[0]。因为管道只能用于具有亲缘关系的进程间的通信，在各个程进行通信时，

他们共享文件描述符。在使用前，应及时地关闭不需要的管道的另一端，以避免意外错误的发生。

进程在管道的读端读数据时，如果管道的写端不存在，则读进程认为已经读到了数据的末尾，读函数返回读出的字节数为0；管道的写端如果存在，且请求读取的字节数大于

PIPE_BUF，则返回管道中现有的所有数据；如果请求的字节数不大于PIPE_BUF，则返回管道中现有的所有数据（此时，管道中数据量小于请求的数据量），或者返回请求的

字节数（此时，管道中数据量大于等于请求的数据量）。

注意：PIPE_BUF在/usr/include/linux/limits.h中定义，不同的内核版本可能会有所不同。

3、向管道写数据

如果某进程希望向管道中写入数据，那么该进程应当关闭fd[0]文件描述符，同时管道另一端的进程关闭fd[1]。向管道中写入数据时，linux不保证写入的原子性（原子性是指操作在

任何时候都不能被任何原因所打断，操作要么不做要么就一定完成）。管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据。如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么

写操作将一直被阻塞等待。

在写管道时，如果要求写的字节数小于等于PIPE_BUF，则多个进程对同一管道的写操作不会交错进行。但是，如果有多个进程同时写一个管道，而且某些进程要求写入的字节数超过

PIPE_BUF所能容纳时，则多个写操作的数据可能会交错。

注意：

只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。否则，向管道写入数据的进程将收到内核传来的SIGPIPE信号。应用程序可以处理也可以忽略该信号，如果忽略该信号或者

从其处理程序返回，则write出错，错误码为EPIPE。

必须在系统调用fork之前调用pipe，否则子进程将不会继承管道的文件描述符。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>



int main()
{
    char* str = "i am parent";
    char buf[4];
    bzero(buf, sizeof(buf));
    pid_t pid;
    int fd[2];

    pipe(fd);

    pid = fork();
    if(0 == pid)//child read
    {
        sleep(1);//等待父进程向管道写入数据
        printf("i am child, read to readn");
        close(fd[1]);

        while(read(fd[0], buf, sizeof(buf)-1) > 0)
        {
            //printf("len=%d, %sn", strlen(buf), buf);
            write(STDOUT_FILENO, buf, strlen(buf));
            bzero(buf, sizeof(buf));
        }

        write(STDOUT_FILENO, "n", 1);
        close(fd[0]);
        
        exit(0);
        

    }
    else//parent write
    {
        printf("i am parent, read to readn");
        close(fd[0]);
        
        write(fd[1], str, strlen(str));

        close(fd[1]);

        wait(NULL);//

        exit(0);

    }
    
}