进程间的通信：管道

我们知道在两个进程间发送消息的非常简单的方法：使用信号，我们创建通知事件，通过它引起响应，但传送的信息只限于一个信号值，所以在此我们将介绍管道，通过它进程之间可以交换更有用的数据。

一、什么是管道：通常是把一个进程得输出通过管道连接到另一个进程得输入。对于shell命令来说，命令的连接是通过管道字符来完成的，如下：

cmd1 | cmd2 shell负责安排两个命令的标准输入和标准输出

cmd1的标准输入来自终端键盘
cmd1的标准输出传递给cmd2，作为它的标准输入
cmd2的标准输出连接到终端屏幕上

二、进程管道

最简单的在两个程序之间传递数据的方法是使用popen和pclose函数

头文件 #include<stdio.h>

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

int pclose(FILE *stream_to_close);

1、popen函数：

（1）允许一个程序将另一个程序作为新进程来启动，并可以传递数据给它或者通过它接收数据。

（2）command字符串是要运行的程序名和相应的参数

（3）open_mode必须是“r” 或者“w”，这意味着我们不能调用另一个程序并同时对它进行读写操作。popen函数在失败是返回一个空指针，如果想通过管道实现双向通信，最普通的结局方法就是使用两个管道，每个管道负责一个方向的数据流

如果是“r”，被调用程序的输出就可以被调用者程序使用，调用程序利用popen函数返回FILE *文件流指针，就可以通过常用的stdio库函数（如fread）来读取调用程序的输出。
如果是“w” 调用程序就可以用fwrite调用向被调用程序发送数据，而被调用程序可以在自己的标准输入上读取这些数据。被调用的程序通常不会意识到自己正在从另一个进程读取数据，它只是在标准输入流上读取数据，然后做出相应的操作

2、pclose函数：
（1）用popen启动的进程结束时，我们可以用pclose函数关闭与之关联的文件流。pclose调用只在popen启动的进程结束后才返回，如果调用pclose时它仍在运行，pclose调用将等待该进程的结束

（2）pclose调用的返回值通常时它所关闭的文件流所在进程的退出码。如果调用进程在调用pclose之前执行一个wait语句，被调用进程的退出状态就会丢失，因为被调用进程已结束。此时，pclose将返回-1，并设置errno为ECHILD。

现在我们写一个简单的读取外部程序的输出的代码：

//捕获uname命令的输出 
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#define BUFSIZE 128
 
  int main()
  {
      FILE *read_fp;   //设置文件流指针
      char buffer[BUFSIZE];
      int chars_read;
      memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));  //全部清零
  
      read_fp = popen("uname -a","r");
      if(read_fp != NULL)
      {
          chars_read = fread(buffer,sizeof(char),BUFSIZE,read_fp);
          if(chars_read > 0)
          {
              printf("Outpup was:-\n%s",buffer);
          }
          pclose(read_fp);
          exit(EXIT_SUCCESS);
      }
      exit(EXIT_FAILURE);
  }

结果显示：

uname -a 的作用是打印系统信息，包括计算机型号、操作系统名称、版本和发行号，以及计算机的网络名。

将输出送往popen

代码实现：

  //将输出送往外部程序
  #include<stdio.h>
  #include<string.h>
  #include<unistd.h>
  #include<stdlib.h>
  #define BUFSIZE 128
  int main()
  {
      FILE *write_fp;
      char buffer[BUFSIZE];
  
      sprintf(buffer, "Once upon a time, there was ...\n");
      write_fp = popen("od -c","w");
      if(write_fp != NULL)
      {
          fwrite(buffer,sizeof(char),strlen(buffer),write_fp);
          pclose(write_fp);
          exit(EXIT_SUCCESS);
      }
      exit(EXIT_FAILURE);
  }

结果展示：

程序使用带参数“w”的popen启动od -c命令，这样就可以向该命令发送数据了，然后它给od -c命令发送一个字符串，该命令接收并处理它，最后把处理结果打印到自己的标准输出上。

3、pipe调用

前面所讲的popen函数属于高级的函数，现在讲述底层的pipe函数，通过pipe函数在两个程序之间传递数据不需要启动一个shell来解释请求的命令，它同时还提供了对读写数据的更多控制。

头文件 <unistd.h>
int pipe(int file_descriptor[2]); //参数是一个由两个整数类型的文件描述符组成的数组的指针。该函数在数组中填上两个新的文件描述符后返回0，如果失败则返回-1并设置errno来表明失败的原因。
EMFILE:进程使用的文件描述符过多
ENFILE:系统的文件表已满
EFAULT：文件描述符无效

两个返回的文件描述符以一种特殊的方式连接起来，写到file_descriptor[1]的所有数据都可以从file_descriptor[0]读回来，数据基于先进先出的原则进行处理，这意味着如果你把字节1，2，3写到file_descriptor[1]，从file_descriptor[0]读取到的数据也会是1，2，3。

特别注意的是：这里使用的是文件描述符而不是文件流，所以我们必须用底层的read和write调用来访问数据，而不是文件流库函数fread和fwrite。

注：file_pipe数组的用法，它的地址被当作参数传递给pipe函数

代码实现：

 #include<stdio.h>
 #include<string.h>
 #include<stdlib.h>
 #include<unistd.h>
 #define BUFSIZE 128
 
 int main()
 {
     int data_processed;
     int file_pipes[2];
     const char some_data[] = "123";
     char buffer[BUFSIZE];
     memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));
 
     if(pipe(file_pipes) == 0)
     {
         data_processed = write(file_pipes[1],some_data,strlen(some_data));
         printf("Wrote %d bytes\n",data_processed);
         data_processed = read(file_pipes[0], buffer,BUFSIZE);
         printf("Read %d bytes :%s\n",data_processed,buffer);
         exit(EXIT_SUCCESS);
     }
         exit(EXIT_SUCCESS);
 }

结果展示：

这个程序用数组file_pipes[]中的两个文件描述符创建一个管道，然后它用文件描述符file_pipes[1]向管道中写数据，再从file_pipes[0]读回数据，注：管道有一些内置的缓存区，它在write和read调用之间保存数据。

进程间的通信：管道

猜你喜欢