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在Linux操作系統(tǒng)中，管道是一種很常用的通信方式。它可以使一個進程的輸出流與另一個進程的輸入流相連接，從而實現(xiàn)兩個進程間的通信。其中，匿名管道是一種比較基本的管道類型，它的使用非常廣泛。本文將就linux中匿名管道的基本原理和使用方法進行詳細介紹。
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一、匿名管道的基本原理
匿名管道是一種半雙工管道，只能用于父子進程或兄弟進程之間的通信。它的原理可以簡單描述為：在創(chuàng)建匿名管道后，操作系統(tǒng)會為該管道分配兩個文件描述符，一個用于讀取數(shù)據(jù)，一個用于寫入數(shù)據(jù)。當進程向管道寫入數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)會被放入管道中，其他進程可以通過讀取管道中的數(shù)據(jù)來獲得這些數(shù)據(jù)。而當讀取數(shù)據(jù)的進程讀取完畢后，管道中的數(shù)據(jù)就被自動銷毀，以免重復讀取。
在Linux中，通過調(diào)用pipe()函數(shù)來創(chuàng)建匿名管道。該函數(shù)的原型如下：
int pipe(int filedes[2]);
其中，filedes數(shù)組用于存儲兩個文件描述符。filedes[0]表示讀取管道中的數(shù)據(jù)，filedes[1]表示寫入數(shù)據(jù)到管道中。
二、匿名管道的使用方法
1. 創(chuàng)建匿名管道
為了使用匿名管道，我們首先需要創(chuàng)建一個匿名管道。在Linux中，我們可以使用pipe()函數(shù)來創(chuàng)建匿名管道。例如，以下是創(chuàng)建一個匿名管道的例子：
int filedes[2];
if (pipe(filedes) == -1) {
perror(“pipe”);
exit(EXIT_FLURE);
}
這里我們定義了一個名為filedes的數(shù)組來存儲文件描述符。然后使用pipe()函數(shù)創(chuàng)建了一個匿名管道，并將文件描述符存儲在filedes數(shù)組中。如果創(chuàng)建管道失敗，就使用perror()函數(shù)輸出錯誤信息并退出程序。
2. 向管道中寫入數(shù)據(jù)
匿名管道是一種半雙工管道，只能實現(xiàn)單向數(shù)據(jù)傳輸。如果我們想要向管道中寫入數(shù)據(jù)，就需要使用filedes[1]文件描述符。例如：
char* data = “hello”;
ssize_t count = write(filedes[1], data, sizeof(data));
這里我們定義了一個字符指針變量data，存儲了要寫入管道中的數(shù)據(jù)。然后使用write()函數(shù)，將該數(shù)據(jù)寫入filedes[1]文件描述符所代表的管道中。如果寫入成功，write()函數(shù)會返回寫入數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；如果寫入失敗，則會返回-1。
3. 從管道中讀取數(shù)據(jù)
如果我們想要從管道中讀取數(shù)據(jù)，就需要使用filedes[0]文件描述符。例如：
char buf[1024];
ssize_t count = read(filedes[0], buf, sizeof(buf)-1);
if(count == -1) {
perror(“read”);
exit(EXIT_FLURE);
}
buf[count] = ‘\0’;
printf(“data read from pipe: %s\n”, buf);
這里我們定義了一個buf數(shù)組，用于存儲從管道中讀取的數(shù)據(jù)。使用read()函數(shù)，將從filedes[0]文件描述符所代表的管道中讀取數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)存儲在buf數(shù)組中。如果讀取成功，read()函數(shù)會返回讀取數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；如果讀取失敗，則會返回-1。注意，我們在讀取數(shù)據(jù)后，需要手動在buf數(shù)組末尾加上一個\0字符，以標識字符串的結(jié)束。
4. 關(guān)閉文件描述符
在使用匿名管道時，當我們完成數(shù)據(jù)傳輸后，需要手動關(guān)閉文件描述符。這可以通過調(diào)用close()函數(shù)來實現(xiàn)。例如：
close(filedes[0]);
close(filedes[1]);
這里我們分別關(guān)閉了filedes[0]和filedes[1]兩個文件描述符。
5. 例子分析
為了更好地理解匿名管道的使用方法，下面我們來看一個例子。該例子將創(chuàng)建兩個進程，父進程向子進程中寫入數(shù)據(jù)，子進程從管道中讀取數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)打印出來，并發(fā)送一個回復消息給父進程。
#include
#include
#include
#include
#include
int mn() {
int filedes[2];
pid_t pid;
char* data = “hello”;
char buf[1024];
ssize_t count;
if (pipe(filedes) == -1) {
perror(“pipe”);
exit(EXIT_FLURE);
}
pid = fork();
if (pid == -1) {
perror(“fork”);
exit(EXIT_FLURE);
}
if (pid == 0) {
// 子進程
close(filedes[1]);
count = read(filedes[0], buf, sizeof(buf)-1);
if(count == -1) {
perror(“read”);
exit(EXIT_FLURE);
}
buf[count] = ‘\0’;
printf(“data read from pipe: %s\n”, buf);
close(filedes[0]);
count = write(filedes[1], “hello, I’m child”, strlen(“hello, I’m child”));
if (count == -1) {
perror(“write”);
exit(EXIT_FLURE);
}
} else {
// 父進程
close(filedes[0]);
count = write(filedes[1], data, sizeof(data));
if (count == -1) {
perror(“write”);
exit(EXIT_FLURE);
}
close(filedes[1]);
wt(NULL);
count = read(filedes[0], buf, sizeof(buf)-1);
if(count == -1) {
perror(“read”);
exit(EXIT_FLURE);
}
buf[count] = ‘\0’;
printf(“data read from pipe by parent: %s\n”, buf);
close(filedes[0]);
}
return 0;
}
在該例子中，我們創(chuàng)建了一個名為filedes的數(shù)組來存儲兩個文件描述符。然后使用pipe()函數(shù)創(chuàng)建了一個匿名管道，并將文件描述符存儲在filedes數(shù)組中。接著，我們使用fork()函數(shù)創(chuàng)建了一個子進程，并用pid來記錄該子進程的進程ID。
在子進程中，我們關(guān)閉了filedes[1]文件描述符，并使用read()函數(shù)從filedes[0]文件描述符所代表的管道中讀取數(shù)據(jù)。接著，我們將讀取的數(shù)據(jù)打印出來，然后關(guān)閉filedes[0]文件描述符，并使用write()函數(shù)，向filedes[1]文件描述符所代表的管道中寫入回復消息。
在父進程中，我們關(guān)閉了filedes[0]文件描述符，并使用write()函數(shù)向filedes[1]文件描述符所代表的管道中寫入數(shù)據(jù)。接著，我們關(guān)閉了filedes[1]文件描述符，等待子進程執(zhí)行完畢。當子進程執(zhí)行完畢后，我們使用read()函數(shù)從filedes[0]文件描述符所代表的管道中讀取回復消息，并將讀取的消息打印出來。我們關(guān)閉了filedes[0]文件描述符。
三、
相關(guān)問題拓展閱讀：
- 匿名管道使用玩后需要關(guān)閉嗎 linux嵌入式
匿名管道使用玩后需要關(guān)閉嗎 linux嵌入式
需要關(guān)閉。
需要關(guān)閉，也跟文件描述符是差不多的，用完后一樣的需要關(guān)閉。
需要關(guān)閉，具體參考《Unix環(huán)境高級編程》
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文章名稱：Linux中匿名管道的基本原理及使用方法(linux中匿名管道)
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