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8.2管道

8.2.1管道概述

本书在第2章中介绍“ps”的命令时提到过管道，当时指出了管道是Linux中一种很重要的通信方式，它是把一个程序的输出直接连接到另一个程序的输入，这里仍以第2章中的“ps–ef|grepntp”为例，描述管道的通信过程，如图8.2所示。

图8.2管道的通信过程

管道是Linux中进程间通信的一种方式。这里所说的管道主要指无名管道，它具有如下特点。

n 它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也就是父子进程或者兄弟进程之间）。

n 它是一个半双工的通信模式，具有固定的读端和写端。

n 管道也可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read()和write()等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内核的内存空间中。

8.2.2管道系统调用

1．管道创建与关闭说明

管道是基于文件描述符的通信方式，当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符fds[0]和fds[1]，其中fds[0]固定用于读管道，而fd[1]固定用于写管道，如图8.3所示，这样就构成了一个半双工的通道。

图8.3Linux中管道与文件描述符的关系

管道关闭时只需将这两个文件描述符关闭即可，可使用普通的close()函数逐个关闭各个文件描述符。

2．管道创建函数

创建管道可以通过调用pipe()来实现，表8.1列出了pipe()函数的语法要点。

表8.1 pipe()函数语法要点

3．管道读写说明

用pipe()函数创建的管道两端处于一个进程中，由于管道是主要用于在不同进程间通信的，因此这在实际应用中没有太大意义。实际上，通常先是创建一个管道，再通过fork()函数创建一子进程，该子进程会继承父进程所创建的管道，这时，父子进程管道的文件描述符对应关系如图8.4所示。

此时的关系看似非常复杂，实际上却已经给不同进程之间的读写创造了很好的条件。父子进程分别拥有自己的读写通道，为了实现父子进程之间的读写，只需把无关的读端或写端的文件描述符关闭即可。例如在图8.5中将父进程的写端fd[1]和子进程的读端fd[0]关闭。此时，父子进程之间就建立起了一条“子进程写入父进程读取”的通道。

图8.4父子进程管道的文件描述符对应关系图8.5关闭父进程fd[1]和子进程fd[0]

同样，也可以关闭父进程的fd[0]和子进程的fd[1]，这样就可以建立一条“父进程写入子进程读取”的通道。另外，父进程还可以创建多个子进程，各个子进程都继承了相应的fd[0]和fd[1]，这时，只需要关闭相应端口就可以建立其各子进程之间的通道。