linux编程--管道

1.一、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。

  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*/

实践经验】在进程的通信中，我们无法判断每次通信中报文的字节数，即无法对数据流进行自动拆分，从而发生了上例中字进程一次性读取父进程两次通信的报文情况。为了能正常拆分发送报文，我们常常采用以下几种方法：

 1)固定长度：发送进程每次写入固定字节的数据，接受进程每次读取固定字节的内容，报文中多余部分填充空格或填充0，根据填充0，根据填充的位置，本方法又可以分为左对齐和右对齐两种。

 2)显式长度：每条报文由"长度域"和"数据域"组成，"长度域"大小固定，存储了"数据域"的长度，分为字符串型和整型两种，"数据域"是传输的实际报文数据。接受进程先获取"长度域"数据，转换为"数据域"的长度，再读取相应长度的信息即为"数据域"内容。

 3)短连接。每当进程间需要通信时，创建一个通信线路，发送一条报文后立即废弃这条通信路线。这种方式为Socket通信中很常用。

3.双向管道模型

  管道是进程之间的一种单向交流方法，要实现进程间的双向交流，就必须通过两个管道来完成。创立双向管道的过程如下：

主程序：父子进程双向管道通信实例的主函数如下：

ex:一个父子通信进程间双向管道通信的实例，父进程首先向子进程传送两次数据，再接受进程传送过来的两次数据。为了能够正确拆分数据流，从父进程流向子进程的管道I采用"固定长度"方法传送数据，从子进程流向父进程的管道II采用"显示长度"方法传回数据。

[cpp] view plaincopy

1. #include<unistd.h>  
2. #include<stdio.h>  
3. void main()  
4. {  
5.   int fildes1[2],fildes2[2];  
6.   pid_t pid;  
7.   char buf[255];  
8.   if(pipe(fildes1)<0 || pipe(fildes2)<0 )/*创建管道*/  
9.   {   
10.     fprintf(stderr,"pipe error!/n");  
11.     return ;  
12.   }  
13.   if((pid= fork())<0)/*创建子进程*/  
14.   {  
15.     fprintf(stderr,"fork error!/n");  
16.     return;  
17.   }  
18.   
19.   if(pid == 0)/*子进程*/  
20.   {  
21.     /*-------------------------------------------------*/  
22.     close(fildes1[1]);  
23.     close(fildes2[0]);  
24.     strcpy(buf,ReadG(fildes1[0],10);/*读取管道数据*/  
25.     fprintf(stderr,"[child] buf =[%s] /n",buf);  
26.     WriteC(fildes2[1],buf); /*回传父进程*/  
27.     strcpy(buf,ReadG(fildes1[0],10));  
28.     fprintf(stderr,"child] buf =[%s]/n",buf);  
29.     WriteC(fildes2[1],buf);  
30.     return ;  
31.   }  
32.   /*------------------parent process---------------------*/  
33.   close(fildes1[0]);  
34.   close(fildes2[1]);  
35.   WriteG(fildes1[1],"Hello!",10);  
36.   WriteG(fildes1[1],"World!",10);  
37.   fpintf(stderr,"[father] buf =[%s]/n",ReadC(fildes2[0]));  
38.   fprintf(stderr,"[father] buf =[%s]/n'ReadC(fildes2[0]));  
39. } 
    

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文件描述符在形式上是一个非负整数。实际上，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。在程序设计中，一些涉及底层的程序编写往往会围绕着文件描述符展开。但是文件描述符这一概念往往只适用于UNIX、Linux这样的操作系统。
习惯上，标准输入（standard input）的文件描述符是 0，标准输出（standard output）是 1，标准错误（standard error）是 2。尽管这种习惯并非Unix内核的特性，但是因为一些 shell 和很多应用程序都使用这种习惯，因此，如果内核不遵循这种习惯的话，很多应用程序将不能使用。
POSIX 定义了 STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO 来代替 0、1、2。这三个符号常量的定义位于头文件 unistd.h。
文件描述符是由无符号整数表示的句柄，进程使用它来标识打开的文件。文件描述符与包括相关信息（如文件的打开模式、文件的位置类型、文件的初始类型等）的文件对象相关联，这些信息被称作文件的上下文。

进程获取文件描述符最常见的方法是通过本机子例程open或create获取或者通过从父进程继承。后一种方法允许子进程同样能够访问由父进程使用的文件。文件描述符对于每个进程一般是唯一的。当用fork子例程创建某个子进程时，该子进程会获得其父进程所有文件描述符的副本，这些文件描述符在执行fork时打开。在由fcntl、dup和dup2子例程复制或拷贝某个进程时，会发生同样的复制过程。

对于每个进程，操作系统内核在u_block结构中维护文件描述符表，所有的文件描述符都在该表中建立索引。

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幻数----新的物理学。原子核是由质子和中子构成，在质子数和中子数为某个特定数值或两者均为这一数值时，原子核的稳定性就比平均值大。这些数值被称为“幻数”。迄今已知的幻数有2、8、14、20、28、50、82、126。

在c语言中，把直接使用的常数叫做幻数。在编程时，应尽量避免使用幻数，因为当常数需要改变时，要修改所有使用它的代码，工作量巨大，还可能有遗漏。因此通常把幻数定义为宏或枚举。建议使用枚举，因为它是编译阶段存在的符号，编译器的提示会更清晰、更准确。

#define ARRAY_SIZE 10

enum{ARRY_SIZE = 10}

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串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据位的传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。
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打开一个文件需要维护很多数据，不光是权限的问题，内核对每一个打开文件都分配了一个数据结构，而文件描述符则是指向这些数据结构的索引，内核可以通过一个文件描述符查到相应文件的数据。