C 語(yǔ)言編程 — 管道（Pipe）

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Linux 的管道指令

C 語(yǔ)言的匿名管道

命名管道

匿名管道和命名管道的區(qū)別

參考文檔

Linux 的管道指令

如果你熟悉 Linux，那么你對(duì)管道應(yīng)該不會(huì)感到陌生，我們經(jīng)常會(huì)使用 “|” 來(lái)使用管道。但是管道的真正定義是什么呢？

管道是一個(gè)進(jìn)程連接數(shù)據(jù)流到另一個(gè)進(jìn)程的通道，它通常用作把一個(gè)進(jìn)程的輸出通過(guò)管道連接到另一個(gè)進(jìn)程的輸入。

例如：ls -l | grep string。

C 語(yǔ)言的匿名管道

C 語(yǔ)言的匿名管道 pipe() 定義在頭文件 unistd.h 中。

int pipe(filedes[2]);

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filedes[2]：用于接收 pipe 返回的兩個(gè)文件描述符：filedes[0] 為讀管道、filedes[1] 誒寫(xiě)管道。

返回值：成功返回 0，失敗返回 -1，并設(shè)置了 errno。

匿名管道實(shí)質(zhì)上是一個(gè)先進(jìn)先出（FIFO）的隊(duì)列：filedes[0] 是隊(duì)頭（front），filedes[1] 則作為隊(duì)尾（rear）。pipe() 創(chuàng)建的管道，本質(zhì)是一個(gè)內(nèi)核緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)的大小一般為一頁(yè)，即 4K 字節(jié)。

命名管道

通過(guò)匿名管道來(lái)在進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)存在一個(gè)缺陷，就是這些進(jìn)程都由一個(gè)共同的父進(jìn)程啟動(dòng)，這不便于我們?cè)诓幌嚓P(guān)的兩個(gè)進(jìn)程之前交換數(shù)據(jù)，所以 C 語(yǔ)言進(jìn)入了 “命名管道”，用于解決不相關(guān)進(jìn)程間的通信問(wèn)題；

命名管道也被稱為 “FIFO 文件”，它是一種特殊類型的文件，在文件系統(tǒng)中以文件名的形式存在，它的行為與匿名管道類似。因?yàn)樵?Linux 中一切皆文件，所以命名管道的使用與文件的操作方式基本一致，可以在命令行中使用。

可以使用以下兩個(gè)函數(shù)之一來(lái)創(chuàng)建一個(gè)命名管道：

頭文件 sys/types.h、sys/stat.h 中定義的：

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode); int mknod(const char *filename, mode_t mode | S_IFIFO, (dev_t)0);

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這兩個(gè)函數(shù)都能創(chuàng)建一個(gè) FIFO 文件，注意，是真的創(chuàng)建了一個(gè)真實(shí)存在于文件系統(tǒng)中的文件，filename 指定了文件名，而 mode 則指定了文件的讀寫(xiě)權(quán)限。

可以直接在 Shell 中使用命令 mkfifo、mknod 來(lái)創(chuàng)建一個(gè) FIFO 文件：

$ mkfifo fifo_file $ mknod fifo_file p

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匿名管道和命名管道的區(qū)別

使用匿名管道，通信的進(jìn)程之間需要一個(gè)父子關(guān)系，通信的兩個(gè)進(jìn)程一定是由一個(gè)共同的祖先進(jìn)程啟動(dòng)，匿名管道沒(méi)數(shù)據(jù)交叉的問(wèn)題；

使用命名管道的兩個(gè)進(jìn)程可不存在 “血緣” 關(guān)系，但為了保證數(shù)據(jù)的安全，我們很多時(shí)候要采用阻塞的 FIFO，讓寫(xiě)操作變成原子操作；

參考文檔

https://www.zfl9.com/c-ipc-pipe.html

C 語(yǔ)言 Linux

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