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Linux下的管道编程技术



【IT168 技术文档】

    2.进程间通信管道编程 

    在利用管道技术进行编程时,处理要用到上面介绍的pipe函数外,还用到另外三个函数,如下所示。

 pipe函数:该函数用于创建一个新的匿名管道。

 dup函数:该函数用于拷贝文件描述符。

 mkfifo函数:该函数用于创建一个命名管道(fifo)。 

    当然,在管道通信过程中还用到其它函数,到时我们会加以介绍。需要注意的是,说到底,管道无非就是一对文件描述符,因此任何能够操作文件操作符的函数都可以使用管道。这包括但不限于这些函数:select、read、write、 fcntl、freopen,等等。 

    2.1函数pipe 

    函数pipe用来建立一个新的管道,该管道用两个文件描述符进行描述。函数pipe的原型如下所示:

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

    当调用成功时,函数pipe返回值为0,否则返回值为-1。成功返回时,数组fds被填入两个有效的文件描述符。数组的第一个元素中的文件描述符供应用程序读取之用,数组的第二个元素中的文件描述符可以用来供应用程序写入。 

    下面我们考察在一个包含多个进程的应用程序中的管道示例。在该程序中(见示例代码2),第14行用于创建一个管道,然后进程在第16行分叉,变成一个父进程和一个子进程。在子进程中,我们尝试从(在第18行建立的)管道的输入描述符读取,这时该进程将被挂起,直到管道中有可以读取的内容为止。 

    读完后,我们用NULL作为读取的内容的结束符,这样的话,读的这些内容就能使用printf函数正确打印输出了。父进程先是利用存放在thePipe[1]中的“写文件标识符”向管道写入测试字符串,然后就使用wait函数来等待子进程退出。 

    在我们的这个程序中需要加以注意的是,我们的子进程是如何继承父进程利用pipe函数建立的文件描述符的,以及如何利用该文件描述符进行通信的。函数fork一旦执行,子进程会继承父进程的功能和管道的文件描述符,但对于内核来说,父进程和子进程是平等的,它们是独立运行的。也就是说,两个进程分别具有单独的内存空间,它们正是通过pipe函数来互通有无的。

示例代码2:演示两个进程间的管道模型的代码 1: #include <stdio.h> 2: #include <unistd.h> 3: #include <string.h> 4: #include <wait.h> 5: 6: #define MAX_LINE 80 7: 8: int main() 9: { 10: int thePipe[2], ret; 11: char buf[MAX_LINE+1]; 12: const char *testbuf={"a test string."}; 13: 14: if ( pipe( thePipe ) == 0 ) { 15: 16: if (fork() == 0) { 17: 18: ret = read( thePipe[0], buf, MAX_LINE ); 19: buf[ret] = 0; 20: printf( "Child read %s\n", buf ); 21: 22: } else { 23: 24: ret = write( thePipe[1], testbuf, strlen(testbuf) ); 25: ret = wait( NULL ); 26: 27: } 28: 29: } 30: 31: return 0; 32: }



    需要注意的是,在这个示例程序中我们没有说明如何关闭管道,因为一旦进程结束,与管道有关的资源将被自动释放。尽管如此,为了养成一种良好的编程习惯,最好利用close调用来关闭管道的描述符,如下所示: 

ret = pipe( myPipe ); ... close( myPipe[0] ); close( myPipe[1] );

    如果管道的写入端关闭,但是还有进程尝试从管道读取的话,将被返回0,用来指出管道已不可用,并且应当关闭它。如果管道的读出端关闭,但是还有进程尝试向管道写入的话,试图写入的进程将收到一个SIGPIPE信号,至于信号的具体处理则要视其信号处理程序而定了。
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