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管道Pipe是操作系统提供的一种进程间通信IPCInter-Process Communication机制它允许一个进程的输出直接作为另一个进程的输入。管道主要分为以下两种类型 无名管道Unnamed Pipe 无名管道是半双工的也就是说数据只能在一个方向上流动要么从写入端流向读取端要么反之。管道是存在于内存中的由内核管理的一个缓冲区。管道的两端通过文件描述符file descriptor进行访问通常是一个数组如int fd[2]其中fd[0]用于读取fd[1]用于写入。管道通常用于父子进程之间的通信因为无名管道只能在具有亲缘关系的进程之间使用。当写入的数据超过管道的缓冲区容量时写入操作会被阻塞直到有进程从管道中读出数据。 命名管道Named Pipe或FIFOFirst-In-First-Out 命名管道是在文件系统中创建的一个特殊文件因此它可以用于不相关的进程之间的通信。命名管道既可以用于半双工通信也可以通过创建两个命名管道实现全双工通信。任何知道命名管道路径的进程都可以打开并使用它进行通信。命名管道的使用方式与普通文件类似可以使用标准的文件I/O函数进行读写操作。
实现举例
#include iostream
#include unistd.h
#include sys/types.h
#include sys/wait.hint main() {int pipefd[2];pid_t cpid;char buf;if (pipe(pipefd) -1) {perror(pipe);exit(EXIT_FAILURE);}cpid fork();if (cpid -1) {perror(fork);exit(EXIT_FAILURE);}if (cpid 0) { // 子进程close(pipefd[1]); // 关闭管道的写端while (read(pipefd[0], buf, 1) 0) { // 从管道的读端读数据write(STDOUT_FILENO, buf, 1); // 将读到的数据输出到标准输出}write(STDOUT_FILENO, \n, 1);close(pipefd[0]); // 关闭管道的读端_exit(EXIT_SUCCESS);} else { // 父进程close(pipefd[0]); // 关闭管道的读端write(pipefd[1], Hello, world!, 13); // 向管道的写端写数据close(pipefd[1]); // 关闭管道的写端wait(NULL); // 等待子进程结束exit(EXIT_SUCCESS);}
}示例说明
在上面的例子中首先使用pipe()函数创建了一个管道并获取了管道的两个文件描述符。然后使用fork()函数创建了一个子进程。在子进程中关闭了管道的写端然后从管道的读端读取数据并将读到的数据输出到标准输出。在父进程中关闭了管道的读端然后向管道的写端写入数据并等待子进程结束。最后在父进程中关闭了管道的写端并结束了整个程序。
需要注意的是管道是一种半双工的通信方式数据只能单向流动。在上述例子中创建了一个管道并使用fork()函数创建了一个子进程。然后在父进程中向管道的写端写入数据在子进程中从管道的读端读取数据。由于管道是单向的所以需要使用两个文件描述符来实现父子进程之间的双向通信。
总结
管道的主要特点和注意事项包括 管道中的数据是以字节流的形式传输的不保留消息边界。管道的读写操作遵循先进先出FIFO的原则。管道的读端和写端都是独立的文件描述符可以被不同的进程拥有。如果没有进程在读取管道中的数据那么写入管道的操作可能会阻塞直到有进程开始读取。当所有引用管道的进程都关闭了它们的文件描述符时管道将被删除。
