进程间通信之管道通信

两个程序之间传递数据的一种简单方法是使用popen和pclose。

#include <stdio.h>FILE *popen(const char *command, const char *type);int pclose(FILE *stream);

    popen函数允许一个程序将另一个程序作为新进程来启动，并可以传递数据给它或者通过它接收数据。command字符串是要运行的程序名和相应的参数。type必须是"r"或"w"。    如果type是"r"，被调程序的输出就可以被调用程序使用，调用程序利用popen函数返回的FILE *文件流指针，可以读取被调程序的输出；如果type是"w"，调用程序就可以向被调程序发送数据，而被调程序可以在自己的标准输入上读取这些数据。    pclose函数只在popen启动的进程结束后才返回。如果调用pclose时它仍在运行，pclose将等待该进程的结束。

#include <stdio.h>#define SIZE 1024*100int main(){    FILE *fp = popen("ps -ef", "r");    if (fp == NULL)    {        perror ("popen");        return -1;    }    char buf[SIZE] = {0};    int ret = fread(buf, sizeof(char), SIZE-1, fp);    // printf ("读到的数据:\n %s\n", buf);    FILE *fp2 = popen("grep a.out", "w");    if (fp2 == NULL)    {        perror ("popen");        return -1;    }    fwrite (buf, sizeof(char), ret, fp2);    printf ("写入完成\n");    pclose (fp);    pclose (fp2);    return 0;}

管道是单向的、先进先出的，它把一个进程的输出和另一个进程的输入连接在一起。一个进程（写进程）在管道尾部写入数据，另一个进程（读进程）从管道的头部读出数据。管道包括无名管道和有名管道两种，前者用于父进程和子进程间的通信，后者可用于运行于同一系统中的任意两个进程间的通信。
无名管道由pipe( )函数创建：

int pipe(int filedis[2]);

当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：filedis[0]fi用于读管道，ledis[1]
用于写管道。

管道用于不同进程间通信。通常先创建一个管道，在通过fork函数创建一个子进程，该子进程会继承父进程所创建的管道描述符。必须在系统调用fork()前调用pipe()，否则子进程将不会继承文件描述符。

1、单个进程中的管道

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#define SIZE 1024*100int main(){    int fd[2];    int ret = pipe(fd);    if (ret == -1)    {        perror ("pipe");        return -1;    }    ret = write (fd[1], "hello", 5);    printf ("写入 %d 个字节\n", ret);    char ch;    while (1)    {        // 如果管道里面没有数据可读，read会阻塞        ret = read (fd[0], &ch, 1);        if (ret == -1)        {            perror ("read");            break;        }        printf ("读到 %d 字节： %c\n", ret, ch);    }    close (fd[0]);    close (fd[1]);    return 0;}

2、父子进程通过管道进行通信

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <string.h>#define SIZE 1024// 子进程通过管道从父进程接收数据void child_do(int *fd){    // 将管道的写端关闭    close (fd[1]);    char buf [SIZE];    while (1)    {        // 从父进程读取数据        int ret = read (fd[0], buf, SIZE-1);        if (ret == -1)        {            perror ("read");            break;        }        buf[ret] = '\0';        printf ("子进程读到 %d 字节数据： %s\n", ret, buf);    }    // 关闭读端    close (fd[0]);}// 父进程通过管道向子进程发送数据void father_do(int *fd){    // 将管道读端关闭    close (fd[0]);    char buf[SIZE];    while (1)    {        fgets (buf, SIZE, stdin);        // 向子进程发送数据        int ret = write (fd[1], buf, strlen(buf));        printf ("父进程发送了 %d 字节数据\n", ret);    }    // 关闭写端    close (fd[1]);}int main(){    int fd[2];    // 创建管道    int ret = pipe(fd);    if (ret == -1)    {        perror ("pipe");        return -1;    }    // 创建子进程    pid_t pid = fork();    switch (pid)    {        case -1:            perror ("fork");            break;        case 0:   // 子进程            child_do(fd);            break;        default:            father_do(fd);            break;    }    return 0;}

3、父子进程通过管道实现文件复制

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <string.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#define SIZE 1024// 子进程通过管道从父进程接收数据void child_do(int *fd){    // 将管道的写端关闭    close (fd[1]);    int fd_write = open ("2.mmap", O_WRONLY|O_CREAT, 0777);    if (fd_write == -1)    {        perror ("open");        return;    }    int ret;    char buf [SIZE];    // read 从管道读数据，如果管道没有数据可读，read 会阻塞    // 如果 管道的写端 被关闭， read 返回 0    while (ret = read (fd[0], buf, SIZE))    {        if (ret == -1)        {            perror ("read");            break;        }        // 把从父进程接收的数据写入到新文件中        write (fd_write, buf, ret);    }    printf ("文件复制完成\n");    // 关闭读端    close (fd[0]);    close (fd_write);}// 父进程通过管道向子进程发送数据void father_do(int *fd){    // 将管道读端关闭    close (fd[0]);    int fd_read = open ("1.mmap", O_RDONLY);    if (fd_read == -1)    {        perror ("open");        return;    }    int ret;    char buf[SIZE];    while (ret = read (fd_read, buf, SIZE))    {        if (ret == -1)        {            perror ("read");            break;        }        // 把读到的内容发送给子进程        write (fd[1], buf, ret);    }    // 关闭写端    close (fd[1]);    close (fd_read);}int main(){    int fd[2];    // 创建管道    int ret = pipe(fd);    if (ret == -1)    {        perror ("pipe");        return -1;    }    // 创建子进程    pid_t pid = fork();    switch (pid)    {        case -1:            perror ("fork");            break;        case 0:   // 子进程            child_do(fd);            break;        default:            father_do(fd);            break;    }    return 0;}

4、管道读端关闭，写端继续写数据

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <string.h>#define SIZE 1024// 子进程通过管道从父进程接收数据void child_do(int *fd){    close (fd[1]);    close (fd[0]);}void father_do(int *fd){    // 将管道读端关闭    close (fd[0]);    printf ("等待子进程关闭读端\n");    sleep(2);    // 所有读端都关闭了，写端继续往管道写入数据    // 如果管道所有的读端都被关闭，继续写数据系统默认的操作是使程序退出    write (fd[1], "hello", 5);    printf ("11111111111111111111111111111111\n");    // 关闭写端    close (fd[1]);}int main(){    int fd[2];    // 创建管道    int ret = pipe(fd);    if (ret == -1)    {        perror ("pipe");        return -1;    }    // 创建子进程    pid_t pid = fork();    switch (pid)    {        case -1:            perror ("fork");            break;        case 0:   // 子进程            child_do(fd);            break;        default:            father_do(fd);            break;    }    return 0;}

以上是无名管道常用的一些操作。

命名管道（FIFO）和无名管道基本相同，但也有不同点：无名管道只能由父子进程使用；但是通过命名管道，不相关的进程也能交换数据。

命名管道具有很好的使用灵活性，表现在:

1) 既可用于本地，又可用于网络。

2) 可以通过它的名称而被引用。

3) 支持多客户机连接。

4) 支持双向通信。

5) 支持异步重叠I/O操作。

1、创建命名管道

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

pathname: FIFO文件名
mode:属性（同文件操作）

一旦创建了一个FIFO,就可用open打开它，一般的文件访问函数（close、read、write等）都可用于FIFO。

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>int main(){    int ret = mkfifo("/home/mkfifo", 0777);    if (ret == -1)    {        perror ("mkfifo");        return -1;    }    return 0;}

2、命名管道的传输
当打开FIFO时，非阻塞标识（O_NONBLOCK）将对以后的读写产生影响：
1、没有使用O_NONBLOCK:访问要求无法满足时进程将阻塞。如果试图读取空的FIFO，将导致进程阻塞。
2、使用O_NONBLOCK:访问要求无法满足时不阻塞，立刻出错返回。errno是ENXIO。

写入：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <string.h>#include <fcntl.h>#define SIZE 1024int main(){    int fd = open("/home/mkfifo", O_WRONLY);    if (fd== -1)    {        perror ("mkfifo");        return -1;    }    char buf[SIZE];    while (1)    {        fgets (buf, SIZE, stdin);        write (fd, buf, strlen(buf));    }    return 0;}

读取：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <string.h>#include <fcntl.h>#define SIZE 1024int main(){    int fd = open("/home/mkfifo", O_RDWR);    if (fd == -1)    {        perror ("mkfifo");        return -1;    }    char buf[SIZE];    while (1)    {        int ret = read (fd, buf, SIZE);        buf[ret] = '\0';        printf ("读到 %d 字节: %s\n", ret, buf);    }    return 0;}

管道作为进程间通信的4种方式之一，他并不会保存数据，区别与共享内存。