管道
由pipe创建,提供一个单向的数据流。
#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]);
// 返回:成功则为0,出错则为-1
该函数返回两个文件描述符 fd[0] 和 fd[1] 。前者打开来读,后者打开来写。
所有管道都是半双工的,即单向数据流。
全双工管道
某些系统提供全双工管道:
1、SVR4的pipe函数。
2、socketpair函数。
/* socketpair - create a pair of connected sockets */
#include <sys/socket.h>
int socketpair(int domain, int type, int protocol, int socket_vector[2]);
// 返回:成功则为0,出错则为-1
popen 和 pclose 函数
#include <stdio.h>
FILE *popen(const char *command, const char *type);
// 返回:若成功则为文件指针,若出错则为NULL
int pclose(FILE *stream);
// 返回:若成功则为shell的终止状态,若出错则为-1
popen 函数,它创建一个管道并启动另外一个进程,该进程要么从该管道读出标准输入,要么往该管道写入标准输出。
command是一个shell命令行,
type:
(1)type为 r ,调用进程读进command的标准输出。
(2)type为 w,调用进程写进command的标准输入。
pclose函数关闭有popen创建的标准I/O流,等待其中的命令终止,然后返回shell的终止状态。
FIFO
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
// 返回:成功则为0,出错则为-1
pathname是一个路径名。FIFO的名字。
mode参数指定文件权限位。
在创建出一个FIFO后,它必须或者打开来读,或者打开来写。不能打开来既读又写,因为它是半双工的。
首先,一个描述符能以两种方式设置成非阻塞。
(1)调用open时可指定O_NONBLOCK标志。
(2)如果一个描述符已经打开,那么可以调用fcntl以启用O_NONBLOCK标志。
因为管道没有open调用,在pipe调用中没法指定O_NONBLOCK标志,所以管道必须使用fcntl函数来设置。
下面是关于管道或FIFO的读出与写入的若干额外规则。
(1)如果请求读出的数据量多于管道或FIFO中当前可用数据量,那么只返回这些可用的数据。
(2)如果请求写入的数据的字节数小于或等于PIPE_BUF(一个Posix限制值,可以通过getconf命令查看PIPE_BUF的大小),那么write操作保证的原子的。这意味着,如果有两个进程差不多同时往同一个管道或FIFO写,那么或者先写入来自第一个进程的所有数据,再写入来自第二个进程的所有数据,或者颠倒过来。系统不会互相混杂来自这两个进程的数据。然而,如果请求写入的数据的字节数大于PIPE_BUF,那么write操作不能保证是原子的。
(3)O_NONBLOCK标志的设置对write操作的原子性没有影响。原子性完全是由所请求字节数是否小于等于PIPE_BUF决定的。然而当一个管道或FIFO设置成非阻塞时,来自write的返回值取决于待写的字节数以及该管道或FIFO中当前可用空间的大小。
写入的字节数小于等于PIPE_BUF:
a.如果该管道或FIFO中有足以存放所请求字节数的空间,那么所有数据字节都写入。
b.如果该管道或FIFO中没有足以存放所请求字节数的空间,那么立即返回一个EAGAIN错误。
写入的字节数大于PIPE_BUF:
a.如果该管道或FIFO中至少有1字节空间,那么内核写入该管道或FIFO能容纳数目的数据字节,该数目同时作为来自write的返回值。
b.如果该管道或FIFO已满,那么立即返回一个EAGAIN错误。
(4)如果向一个没有为读打开着的管道或FIFO写入,那么内核将产生一个SIGPIPE信号;
a.如果调用进程既没有捕获也没有忽略该SIGPIPE信号,所采取的默认行为就是终止该进程。
b.如果调用进程忽略了该SIGPIPE信号,或者捕获了该信号并从其信号处理程序中返回,那么write返回一个EPIPE错误。
管道和FIFO限制:
系统加于管道和FIFO的唯一限制为:
OPEN_MAX 一个进程在任意时刻打开的最大描述符数。(Posix要求至少为16)
PIPE_BUF 可原子地写往一个管道或FIFO的最大数据量。(Posix要求至少为512)
定义在头文件<limits.h>