linuxc-未命名管道-pipe
–详情见《unix环境高级编程》15.2小节
管道试UNIX系统IPC的最古老形式，也是最常用的IPC。
pipe管道的局限性：
- 历史上，它们是半双工的（即数据只能在一个方向上流动）。现在，某些系统提供全双工管道，但是为了最佳的可移植性，我们决定预先假定系统支持全双工管道。
- 管道只能在具有公共祖先的两个进程之间使用。通常，一个管道由一个进程创建，在进程调用fork之后，这个管道就能在父进程和子进程之间使用了。
相关函数
#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]); //创建一个管道
#include <stdio.h>
//创建一个连接另一个进程的管道
FILE *popen(const char *cmdstring, const char *type); //s:FILE * err:NULL
int pclose(FILE *fp); //s:终止状态 err:-1popen和pclose函数的实现
#include "apue.h"
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
/*
* Pointer to array allocated at run-time.
*/
static pid_t *childpid = NULL;
/*
* From our open_max(), {Prog openmax}.
*/
static int maxfd;
FILE *
popen(const char *cmdstring, const char *type)
{
int i;
int pfd[2];
pid_t pid;
FILE *fp;
/* only allow "r" or "w" */
if ((type[0] != 'r' && type[0] != 'w') || type[1] != 0) {
errno = EINVAL;
return(NULL);
}
if (childpid == NULL) { /* first time through */
/* allocate zeroed out array for child pids */
maxfd = open_max();
if ((childpid = calloc(maxfd, sizeof(pid_t))) == NULL)
return(NULL);
}
if (pipe(pfd) < 0)
return(NULL); /* errno set by pipe() */
if (pfd[0] >= maxfd || pfd[1] >= maxfd) {
close(pfd[0]);
close(pfd[1]);
errno = EMFILE;
return(NULL);
}
if ((pid = fork()) < 0) {
return(NULL); /* errno set by fork() */
} else if (pid == 0) { /* child */
if (*type == 'r') {
close(pfd[0]);
if (pfd[1] != STDOUT_FILENO) {
dup2(pfd[1], STDOUT_FILENO);
close(pfd[1]);
}
} else {
close(pfd[1]);
if (pfd[0] != STDIN_FILENO) {
dup2(pfd[0], STDIN_FILENO);
close(pfd[0]);
}
}
/* close all descriptors in childpid[] */
for (i = 0; i < maxfd; i++)
if (childpid[i] > 0)
close(i);
execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);
_exit(127);
}
/* parent continues... */
if (*type == 'r') {
close(pfd[1]);
if ((fp = fdopen(pfd[0], type)) == NULL)
return(NULL);
} else {
close(pfd[0]);
if ((fp = fdopen(pfd[1], type)) == NULL)
return(NULL);
}
childpid[fileno(fp)] = pid; /* remember child pid for this fd */
return(fp);
}
int
pclose(FILE *fp)
{
int fd, stat;
pid_t pid;
if (childpid == NULL) {
errno = EINVAL;
return(-1); /* popen() has never been called */
}
fd = fileno(fp);
if (fd >= maxfd) {
errno = EINVAL;
return(-1); /* invalid file descriptor */
}
if ((pid = childpid[fd]) == 0) {
errno = EINVAL;
return(-1); /* fp wasn't opened by popen() */
}
childpid[fd] = 0;
if (fclose(fp) == EOF)
return(-1);
while (waitpid(pid, &stat, 0) < 0)
if (errno != EINTR)
return(-1); /* error other than EINTR from waitpid() */
return(stat); /* return child's termination status */
}示例
创建一个从父进程到子进程的管道，并且父进程经由该管道向子进程传送数据。
//pipe #include "apue.h" int main(void) { int n; int fd[2]; pid_t pid; char line[MAXLINE]; if (pipe(fd) < 0) err_sys("pipe error"); if ((pid = fork()) < 0) { err_sys("fork error"); } else if (pid > 0) { /* parent */ close(fd[0]); write(fd[1], "hello world\n", 12); } else { /* child */ close(fd[1]); n = read(fd[0], line, MAXLINE); write(STDOUT_FILENO, line, n); } exit(0); }编写一个程序，功能是调用已有的分页程序每次一页地显示已产生的输出。
//pipe #include "apue.h" #include <sys/wait.h> #define DEF_PAGER "/bin/more" /* default pager program */ int main(int argc, char *argv[]) { int n; int fd[2]; pid_t pid; char *pager, *argv0; char line[MAXLINE]; FILE *fp; if (argc != 2) err_quit("usage: a.out <pathname>"); if ((fp = fopen(argv[1], "r")) == NULL) err_sys("can't open %s", argv[1]); if (pipe(fd) < 0) err_sys("pipe error"); if ((pid = fork()) < 0) { err_sys("fork error"); } else if (pid > 0) { /* parent */ close(fd[0]); /* close read end */ /* parent copies argv[1] to pipe */ while (fgets(line, MAXLINE, fp) != NULL) { n = strlen(line); if (write(fd[1], line, n) != n) err_sys("write error to pipe"); } if (ferror(fp)) err_sys("fgets error"); close(fd[1]); /* close write end of pipe for reader */ if (waitpid(pid, NULL, 0) < 0) err_sys("waitpid error"); exit(0); } else { /* child */ close(fd[1]); /* close write end */ if (fd[0] != STDIN_FILENO) { if (dup2(fd[0], STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO) err_sys("dup2 error to stdin"); close(fd[0]); /* don't need this after dup2 */ } /* get arguments for execl() */ if ((pager = getenv("PAGER")) == NULL) pager = DEF_PAGER; if ((argv0 = strrchr(pager, '/')) != NULL) argv0++; /* step past rightmost slash */ else argv0 = pager; /* no slash in pager */ if (execl(pager, argv0, (char *)0) < 0) err_sys("execl error for %s", pager); } exit(0); }//popen #include "apue.h" #include <sys/wait.h> #define PAGER "${PAGER:-more}" /* environment variable, or default */ int main(int argc, char *argv[]) { char line[MAXLINE]; FILE *fpin, *fpout; if (argc != 2) err_quit("usage: a.out <pathname>"); if ((fpin = fopen(argv[1], "r")) == NULL) err_sys("can't open %s", argv[1]); if ((fpout = popen(PAGER, "w")) == NULL) err_sys("popen error"); /* copy argv[1] to pager */ while (fgets(line, MAXLINE, fpin) != NULL) { if (fputs(line, fpout) == EOF) err_sys("fputs error to pipe"); } if (ferror(fpin)) err_sys("fgets error"); if (pclose(fpout) == -1) err_sys("pclose error"); exit(0); }实现进程竞争的函数：TELL_WAIT、TELL_PARENT、TELL_CHILD、WAIT_PARENT和WAIT_CHILD。
#include "apue.h" static int pfd1[2], pfd2[2]; void TELL_WAIT(void) { if (pipe(pfd1) < 0 || pipe(pfd2) < 0) err_sys("pipe error"); } void TELL_PARENT(pid_t pid) { if (write(pfd2[1], "c", 1) != 1) err_sys("write error"); } void WAIT_PARENT(void) { char c; if (read(pfd1[0], &c, 1) != 1) err_sys("read error"); if (c != 'p') err_quit("WAIT_PARENT: incorrect data"); } void TELL_CHILD(pid_t pid) { if (write(pfd1[1], "p", 1) != 1) err_sys("write error"); } void WAIT_CHILD(void) { char c; if (read(pfd2[0], &c, 1) != 1) err_sys("read error"); if (c != 'c') err_quit("WAIT_CHILD: incorrect data"); }过滤程序：它变换运行命令的输入或输出。（就是改变另一个程序的输入或输出）
操作过滤程序。它将标准输入复制到标准输出，在复制时将大写字符变换为小写字符。
//popen1.c #include "apue.h" #include <sys/wait.h> int main(void) { char line[MAXLINE]; FILE *fpin; if ((fpin = popen("myuclc", "r")) == NULL) err_sys("popen error"); for ( ; ; ) { fputs("prompt> ", stdout); fflush(stdout); if (fgets(line, MAXLINE, fpin) == NULL) /* read from pipe */ break; if (fputs(line, stdout) == EOF) err_sys("fputs error to pipe"); } if (pclose(fpin) == -1) err_sys("pclose error"); putchar('\n'); exit(0); }//myuclc.c #include "apue.h" #include <ctype.h> int main(void) { int c; while ((c = getchar()) != EOF) { if (isupper(c)) c = tolower(c); if (putchar(c) == EOF) err_sys("output error"); if (c == '\n') fflush(stdout); } exit(0); }协同进程：UNIX系统过滤程序从标准输入读取数据，向标准输出写数据。几个过滤程序通常在shell管道中线性连接。当一个过滤程序既产生某个过滤程序的输入，又读取该过滤程序的输出时，它就变成了协同进程(coprocess)。bash、cshell、sh等所执行的命令都是协同进程。
注意：
- 协同进程中的io缓冲为全缓冲。当无法改变协同进程中的缓冲方式时，就要使协同进程认为它的标准输入输出都被连接到了一个终端，才能正常显示。（见19章-伪终端）
- 协同进程中的stderr输出。有些实时刷新的程序经常会将输出放到stderr上。
//pipe4.c #include "apue.h" static void sig_pipe(int); /* our signal handler */ int main(void) { int n, fd1[2], fd2[2]; pid_t pid; char line[MAXLINE]; if (signal(SIGPIPE, sig_pipe) == SIG_ERR) err_sys("signal error"); if (pipe(fd1) < 0 || pipe(fd2) < 0) err_sys("pipe error"); if ((pid = fork()) < 0) { err_sys("fork error"); } else if (pid > 0) { /* parent */ close(fd1[0]); close(fd2[1]); while (fgets(line, MAXLINE, stdin) != NULL) { n = strlen(line); if (write(fd1[1], line, n) != n) err_sys("write error to pipe"); if ((n = read(fd2[0], line, MAXLINE)) < 0) err_sys("read error from pipe"); if (n == 0) { err_msg("child closed pipe"); break; } line[n] = 0; /* null terminate */ if (fputs(line, stdout) == EOF) err_sys("fputs error"); } if (ferror(stdin)) err_sys("fgets error on stdin"); exit(0); } else { /* child */ close(fd1[1]); close(fd2[0]); if (fd1[0] != STDIN_FILENO) { if (dup2(fd1[0], STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO) err_sys("dup2 error to stdin"); close(fd1[0]); } if (fd2[1] != STDOUT_FILENO) { if (dup2(fd2[1], STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO) err_sys("dup2 error to stdout"); close(fd2[1]); } if (execl("./add2", "add2", (char *)0) < 0) err_sys("execl error"); } exit(0); } static void sig_pipe(int signo) { printf("SIGPIPE caught\n"); exit(1); }//add2.c #include "apue.h" int main(void) { int int1, int2; char line[MAXLINE]; if (setvbuf(stdin, NULL, _IOLBF, 0) != 0)//改变in/out的缓冲方式 err_sys("setvbuf error"); if (setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 0) != 0) err_sys("setvbuf error"); while (fgets(line, MAXLINE, stdin) != NULL) { if (sscanf(line, "%d%d", &int1, &int2) == 2) { if (printf("%d\n", int1 + int2) == EOF) err_sys("printf error"); } else { if (printf("invalid args\n") == EOF) err_sys("printf error"); } } exit(0); }
