linux c编程：管道

2在前面介绍过，进程之间交换信息的唯一途径就是传送打开的文件。可以经由fork或者exec来传送。这一章将介绍新的进程共享方式
每个进程各自有不同的用户地址空间,任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核,在内核中开辟一块缓冲区,进程A把数据从用户空间拷到内核缓冲区,进程B再从内核缓冲区把数据读走,内核提供的这种机制称为进程间通信，如下图所示

不同进程间的通信本质：进程之间可以看到一份公共资源；而提供这份资源的形式或者提供者不同，造成了通信方式不同，而 pipe就是提供这份公共资源的形式的一种。
管道是由调用pipe函数来创建
#include <unistd.h>
int pipe (int fd[2]);
fd参数返回两个文件描述符,fd[0]指向管道的读端,fd[1]指向管道的写端。fd[1]的输出是fd[0]的输入。
 
管道是如何实现进程间的通信
（1）父进程创建管道，得到两个⽂件描述符指向管道的两端
 
（2）父进程fork出子进程，⼦进程也有两个⽂件描述符指向同⼀管道。
 
（3）父进程关闭fd[0],子进程关闭fd[1]，即⽗进程关闭管道读端,⼦进程关闭管读写端（因为管道只支持单向通信）。⽗进程可以往管道⾥写,⼦进程可以从管道⾥读,管道是⽤环形队列实现的,数据从写端流⼊从读端流出,这样就实现了进程间通信。  
 
 
实现如下图所示

实现代码
int chapter15_5()
{
    int n;
    int fd[2];
    pid_t pid;
    char line[MAXLINE];
    if (pipe(fd) < 0)
    {
        printf("pipe error");
    }
    pid=fork();
    if (pid == 0)
    {
        close(fd[1]);
        n=read(fd[0],line,MAXLINE);
        write(STDOUT_FILENO,line,n);
    }
    else
    {
        close(fd[0]);
        write(fd[1],"hello world\n",12);
    }
}
在上面的代码中，是父进程关闭读通道，子进程关闭写通道。父进程向fd[1]中写入数据，子进程从fd[0]中读出数据并显示在终端上。同样的我们也可以子进程关闭读通道，父进程关闭写通道，由子进程来写入数据，父进程读取数据
 
管道读取数据的4种情况：
1 读端不读，写端一直写

2 写端不写，但是读端一直读

3 读端一直读，且fd[0]保持打开，而写端写了一部分数据不写了，并且关闭fd[1]。

如果一个管道读端一直在读数据，而管道写端的引⽤计数⼤于0决定管道是否会堵塞，引用计数大于0，只读不写会导致管道堵塞。

4 读端读了一部分数据，不读了且关闭fd[0]，写端一直在写且f[1]还保持打开状态。

来看下这种异常的代码：

int chapter_15_5_1()

{

int fd[2];

int ret = pipe(fd);

if (ret == -1)

{

printf("pipe error\n");

return 1;

}

pid_t id = fork();

if (id == 0)

{

int i = 0;

close(fd[0]);

char child[20] = "I am a student";

while (i<10)

{

write(fd[1], child, strlen(child) + 1);

sleep(2);

i++;

}

}

else if (id>0)

{

close(fd[1]);

char msg[100];

int status = 0;

int j = 0;

while (j<5)

{

memset(msg,'\0',sizeof(msg));

ssize_t s = read(fd[0], msg, sizeof(msg));

if (s>0)

{

msg[s-1] = '\0';

}

printf("%s %d\n",msg,j);

j++;

}

close(fd[0]);

pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);

printf("exit single(%d),exit(%d)\n",status & 0xff, (status >> 8) & 0xff);

}

else

{

printf("fork error\n");

return 2;

}

return  0;

}

在这段代码中，子进程关闭读端，每隔2秒向管道写数据，父进程关闭写端，当读了5次数据后就关闭读端。此时再往管道写数据则会报错。

如果一个管道的写端一直在写，而读端的引⽤计数是否⼤于0决定管道是否会堵塞，引用计数大于0，只写不读再次调用write会导致管道堵塞；

如果一个管道的读端一直在读，而写端的引⽤计数是否⼤于0决定管道是否会堵塞，引用计数大于0，只读不写再次调用read会导致管道堵塞；

而当他们的引用计数等于0时，只写不读会导致写端的进程收到一个SIGPIPE信号，导致进程终止，只写不读会导致read返回0,就像读到⽂件末尾⼀样。