Linux 中的管道

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管道是 Linux 中常用的进程间通信方式。Linux 中管道并非只有一种，这里介绍一下 Linux 下的
三种管道。

（匿名）管道

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#include <unistd.h>

int pipe(int pipefd[2]);

pipe()函数创建一个匿名管道，因为是匿名的，所以并不能通过名字来获取它，也就使得
非亲缘进程间通过它进行数据传递成为了不可能，不过还有命名管道(FIFO)可以用，下文会
提到。

pipe()接受一个长度为 2 的 int 型数组，如果调用成功，数据的第 0 和第 1 个元素会
分别放置管道的输入和输出文件描述符。在通过fork()等系统调用创建了新的进程的时候，
会自动复制父进程中的几乎所有信息，包括这个保存管道描述符的数组，此时，进程间就可
以通过这个管道进行通信了。

一般来说，管道是单向的，如果需要进行双向通信，可以申请两个管道。下面是一个例子：

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#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd[2];
    pid_t pid;
    char *str = "data from parent";
    char buf[100] = {0};
    int count;

    if (pipe(fd) == -1) {
        perror("pipe error");
        exit(1);
    }

    if ((pid = fork())) {
        close(fd[0]);
        if ((count = write(fd[1], str, strlen(str)+1)) < 0) {
            perror("write error");
            exit(3);
        }
        printf("write %d bytes to pipe\n", count);
        close(fd[1]);
    } else if (pid == 0) {
        close(fd[1]);
        count = read(fd[0], buf, 100);
        printf("read %d bytes from pipe: %s\n", count, buf);
        close(fd[0]);
    } else {
        perror("fork error");
        exit(2);
    }

    return 0;
}

标准流管道

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#include <stdio.h>

FILE *popen(const char *command, const char *type);

int pclose(FILE *stream);

popen()和pclose()是成对出现的，由popen()创建的管道必须使用pclose()关闭。
第一个参数是用字符串指定的一个命令，由sh -c来执行，第二个参数也是一个字符串，
用来指定是读取(“r”)还是写入(“w”)。举例如下：

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define BUFSIZE 1024

int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE *fp;
    char buf[BUFSIZE];

    fp = popen("ls", "r");
    if (!fp) {
        perror("popen error");
        exit(1);
    }

    while (fgets(buf, BUFSIZE, fp)) {
        printf("[popen]%s", buf);
    }
    pclose(fp);

    return 0;
}

命令管道(FIFO)

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#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

命名管道与匿名管道不同，并不随着进程的退出而消失，可以使用一般的命令进行查看，如
ls 和 cat 等。还有一个同名的命令可以创建 FIFO。mkfifo()的参数都非常直观，不再
赘述。举例如下：

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#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int ret;
    int fd;
    char *str = "fifo test\n";

    unlink("/tmp/my_fifo");
    ret = mkfifo("/tmp/my_fifo", 0600);
    if (ret < 0) {
        perror("mkfifo");
        exit(1);
    } else {
        printf("mkfifo succeeds\n");
    }

    fd = open("/tmp/my_fifo", O_WRONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("open fifo failed");
        exit(2);
    } else {
        printf("open fifo succeeds\n");
    }

    if (write(fd, str, strlen(str)) < 0) {
        perror("write error");
        exit(3);
    } else {
        printf("write to fifo succeeds\n");
    }
    close(fd);
    return 0;
}

程序编译运行时，会阻塞在open()处，在另一个终端里对/tmp/my_fifo进行读取即可，
可以使用命令cat /tmp/my_fifo，即时程序会继续执行，cat命令会输出fifo test字
符。

程序结束后，文件/tmp/my_fifo不会消失，可以使用rm或unlink将其删除，当然也可
以在程序中将其删除，只需在最后加上一句：

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unlink("/tmp/my_fifo");
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