管道 命名管道 无名管道的创建 pipe 函数 close_on_exec 标志位 文件描述符概述文件描述符的复制 dup2 函数 dup 函数
管道 命名管道
管道(pipe)又称无名管道
无名管道是一种特殊类型的文件， 在应用层体现为两个打开的文件描述符
管道是最古老的 UNIX IPC 方式， 其特点是：
半双工， 数据在同一时刻只能在一个方向上流动
数据只能从 管道的一端写入， 另一端读出
写入管道中的数据遵循 先入先出 的规则
管道所传送的数据是无格式的，这要求管道的读出方与写入方 必须事先约定好数据的格式， 如多少字节算一个消息等
管道不是普通的文件， 不属于某个文件系统， 其只存在于内存中
管道在内存中对应一个缓冲区。 不同的系统其大小不一定相同
从管道读数据是一次性操作， 数据一旦被读走， 它就从管道中被抛弃， 释放空间以便写更多的数据
管道没有名字， 只能在具有公共祖先的进程之间使用
无名管道的创建 pipe 函数
#include <unistd.h>
/*
* 功能：
* 经由参数 filedes 返回两个文件描述符
* 参数：
* filedes：int 型数组的首地址，其存放了管道的文件描述符 fd[0]、 fd[1]
* filedes[0]为读而打开，filedes[1]为写而打开管道
* filedes[0]的输出是 filedes[1]的输入
* return：
* 成功：0
* 失败：-1
*/
int pipe(int filedes[2]); 创建管道， 父子进程通过无名管道通信
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd_pipe[2];
char buf[] = "hello world";
pid_t pid;
if(pipe(fd_pipe) < 0)
{
perror("pipe");
}
pid = fork();
if(pid < 0)
{
perror("fork");
exit(-1);
}
if(0 == pid)
{
write(fd_pipe[1], buf, strlen(buf));
_exit(0);
}
else
{
wait(NULL);
memset(buf, 0, sizeof(buf));
read(fd_pipe[0], buf, sizeof(buf));
printf("buf = [%s]\n",buf);
}
return 0;
} 打印：
父子进程通过管道实现数据的传输
注意：
利用无名管道实现进程间的通信， 都是父进程创建无名管道， 然后再创建子进程， 子进程继承父进程的无名管道的文件描述符， 然后父子进程通过读写无名管道实现通信
从管道中读数据的特点
默认用 read 函数从管道中读数据是阻塞的
调用 write 函数向管道里写数据， 当缓冲区已满时 write 也会阻塞
通信过程中， 读端口全部关闭后， 写进程向管道内写数据时， 写进程会（收到 SIGPIPE 信号） 退出
编程时可通过 fcntl 函数设置文件的阻塞特性
设置为阻塞：
fcntl(fd, F_SETFL, 0);
设置为非阻塞：
fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK)
验证无名管道文件读写的阻塞和非阻塞
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd_pipe[2];
char buf[] = "hello world";
pid_t pid;
if(pipe(fd_pipe) < 0)
{
perror("pipe");
}
pid = fork();
if(pid < 0)
{
perror("fork");
exit(-1);
}
if(0 == fid)
{
sleep(3);
write(fd_pipe[1], buf, strlen(buf));
_exit(0);
}
else
{
//fcntl(fd_pipe[0], F_SETFL, 0);
fucntl(fd_pipe[0], F_SETFL, O_NONBLOCK);
while(1)
{
memset(buf, 0, sizeof(buf));
read(fd_pipe[0], buf, sizeof(buf));
printf("buf = [%s]\n",buf);
sleep(1);
}
}
return 0;
} 打印：
文件描述符概述
文件描述符是非负整数， 是文件的标识
用户使用文件描述符（ file descriptor） 来访问文件
利用 open 打开一个文件时， 内核会返回一个文件描述符
每个进程都有一张文件描述符的表， 进程刚被创建时， 标准输入、 标准输出、 标准错误输出设备文件被打开，对应的文件描述符 0、 1、 2 记录在表中
在进程中打开其他文件时， 系统会返回文件描述符表中最小可用的文件描述符， 并将此文件描述符记录在表中
注意：
Linux 中一个进程最多只能打开 NR_OPEN_DEFAULT（ 即 1024）个文件，故当文件不再使用时应及时调用 close 函数关闭文件
文件描述符的复制
dup 和 dup2 是两个非常有用的系统调用， 都是用来复制一个文件的描述符， 使新的文件描述符也标识旧的文件描述符所标识的文件
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);
dup 和 dup2 经常用来重定向进程的 stdin、 stdout 和 stderr
dup 函数
#include <unistd.h>
/*
* 功能：
* 复制 oldfd 文件描述符，并分配一个新的文件描述符，新的文件描述符是调用进程文件描述符表中最小可用的文件描述符
* 参数：
* 要复制的文件描述符 oldfd
* 返回值：
* 成功： 新文件描述符
* 失败：-1
*/
int dup(int oldfd); 重定向
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd1;
int fd2;
fd1 = open("test", O_CREAT | O_WRONLY, S_IRWXU);
if(fd1 < 0)
{
perror("open");
exit(-1);
}
close(1);
fd2 = dup(fd1);
printf("fd2 = %d\n", fd2);
return 0;
} 打印：
dup2 函数 重定向
#include <unistd.h>
/*
* 功能：
* 复制一份打开的文件描述符 oldfd，并分配新的文件描述符 newfd，newfd 也标识 oldfd 所标识的文件
* 注意：
* newfd 是小于文件描述符最大允许值的非负整数，如果 newfd 是一个已经打开的文件描述符， 则首先关闭该文件，然后再复制
* 参数：
* oldfd: 要复制的文件描述符
* newfd: 分配的新的文件描述符
* 返回值：
* 成功：newfd
* 失败： -1
*/
int dup2(int oldfd, int newfd);
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd1;
int fd2;
//save stdout
fd2 = dup(1);
printf("new:fd2 = %d\n",fd2);
fd1 = open("test", O_CREAT | O_RDWR, S_IRWXU);
close(1);
dup(fd1);
printf("hello world\n");
close(1);
dup("fd2");
printf("you is sb\n");
return 0;
} 打印：
复制文件描述符后新旧文件描述符的特点
使用 dup 或 dup2 复制文件描述符后，新文件描述符和旧文件描述符指向同一个文件，共享文件锁定、 读写位置和各项权限
当关闭新的文件描述符时， 通过旧文件描述符仍可操作文件
当关闭旧的文件描述时， 通过新的文件描述符仍可可操作文件
exec 前后文件描述符的特点
close_on_exec 标志决定了文件描述符在执行 exec 后文件描述符是否可用
文件描述符的 close_on_exec 标志默认是关闭的， 即文件描述符在执行 exec 后文件描述符是可用的
若没有设置 close_on_exec 标志位， 进程中打开的文件描述符， 及其相关的设置在 exec 后不变， 可供新启动的程序使用
设置 close_on_exec 标志位的方法
int flags;
flags = fcnt1(fd, F_GETFD); //获取标志
flags |= FD_CLOEXEC; //打开标志
flags &= ~FD_CLOEXEC; //关闭标志
fcntl(fd, F_SETFD, flags); //设置标志
