linux进程的管道通信

时间: 2023-05-04 12:00:52 浏览: 104

Linux进程的管道通信

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### Linux进程的管道通信 #### 一、管道的概念管道是一种用于进程间通信(IPC)的基本方式之一，尤其是在Linux和Unix环境下。它提供了一个简单的机制，使得一个进程（通常称为生产者）能够将数据发送到另一个进程（通常称为消费者）。简而言上，管道就是连接一个程序的输出和另一个程序的输入的单向通道。例如，在命令行中，我们可以使用`ls -l | more`这样的命令，这里的`|`符号即表示管道。`ls -l`命令输出的文件列表会被当作`more`命令的输入。这样，用户可以通过`more`命令分页查看`ls -l`的输出结果，而不是一次性显示所有内容，这便是管道在实际应用中的一个典型示例。 #### 二、管道的建立和使用 ##### 1. 管道的创建：`pipe`函数在Linux系统中，创建一个管道的过程通常涉及`pipe`函数。该函数原型如下： ```c #include <unistd.h> int pipe(int pfd[2]); ``` `pipe`函数创建一个管道，并返回一对文件描述符，`pfd[0]`用于读取管道中的数据，而`pfd[1]`则用于写入数据。函数成功执行返回0，失败则返回-1，并设置`errno`来指示错误原因。 ##### 2. 写管道：`write`函数通过`write`函数可以向管道中写入数据。其函数原型为： ```c ssize_t write(int filedes, const void *buf, size_t nbyte); ``` 当管道已满时，`write`调用会被阻塞，直到管道另一端通过`read`函数将已进入管道的数据取走为止。管道的容量通常为某一固定值，如8192字节。 ##### 3. 读管道：`read`函数 `read`函数可以从管道中读取数据，其函数原型如下： ```c ssize_t read(int filedes, void *buf, size_t nbyte); ``` 当管道为空，但写端文件描述符未关闭时，`read`调用也会被阻塞。如果管道写端已关闭，则`read`会返回0，表示管道已经结束。若管道不为空，根据请求读取的字节数量和管道中实际可用的字节数量，`read`函数可能返回不同的结果。例如，如果请求读取`n`个字节，但管道中只有`m`个字节，那么`read`函数会返回`m`个字节或`n`个字节，取决于两者的大小关系。值得注意的是，管道被视为无记录边界的字节流通信。 ##### 4. 关闭管道：`close`函数管道的关闭是通过`close`函数完成的，其函数原型如下： ```c int close(int filedes); ``` 关闭管道的一端会直接影响另一端的行为。例如，关闭写端会导致读端的`read`调用返回0。关闭读端，则导致写端的`write`调用返回-1，并设置`errno`为`EPIPE`，在`write`函数退出前进程还会收到`SIGPIPE`信号。 ##### 5. 文件描述符的复制：`dup2`函数 `dup2`函数用于复制文件描述符，其函数原型为： ```c int dup2(int oldfd, int newfd); ``` `dup2`函数将文件描述符`oldfd`复制到`newfd`。如果`newfd`已经是打开的文件，则会先关闭`newfd`，然后进行复制。如果`oldfd`不是一个有效的描述符，则不关闭`newfd`，并导致调用失败。 #### 三、管道操作示例下面是一个简单的示例代码，展示了如何使用管道在父进程和子进程中进行通信： ```c #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define syserr(str) { perror(str); exit(1); } int main() { int pfd[2]; char fdstr[10]; char message[] = "Send/Receive data using pipe"; if (pipe(pfd) == -1) syserr("Create pipe"); switch (fork()) { case -1: syserr("fork"); case 0: // 子进程 close(pfd[1]); // 关闭写端 sprintf(fdstr, "%d", pfd[0]); execlp("./pread", "pread", fdstr, NULL); syserr("Execute pread file"); default: // 父进程 close(pfd[0]); // 关闭读端 write(pfd[1], message, sizeof(message)); close(pfd[1]); wait(NULL); break; } return 0; } ``` 在这个示例中，父进程创建管道并通过`fork`函数创建子进程。接着，父进程通过`write`函数向管道中写入数据，而子进程则通过`read`函数从管道中读取数据。此示例清晰地展示了管道通信的基本原理及其在进程间通信中的应用。管道作为一种进程间通信机制，在Linux平台上非常常见且重要。通过理解和掌握上述概念和技术细节，开发人员可以有效地在多进程应用程序中实现数据传输和资源共享。

Linux进程的管道通信是一种进程间通信的方式，它可以在不同进程之间传递数据。管道是一个特殊的文件，两端分别称为管道的读端和写端，数据可以从写端写入管道，从读端读出。Linux进程可以通过创建管道来实现通信。管道的特点是只支持单向传输数据，且数据是先进先出的。

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