管道基礎

##管道基礎
#通信分類：只寫單工管道、只讀單工管道、半雙工管道（單向讀寫）、全雙工管道（兩個半雙工管道拼接）
    類型        創建/打開    關閉            讀    寫
    單工        popen()        pclose()        read()    write()
    半雙工        pipe()/open()    close()            read()    write()
    FIFO半雙工    mkfifo()/open()    close()/unlink()    read()    write()
    全雙工        socketpair()    close()            read()    write()
管道通常用於進程間通信，可以用KFC買東西來比喻，通過man 7 pipe來查看管道在redhat中的官方解釋。

#管道的分類
    @匿名管道
        特點：必須是親緣進程之間
        案例：
            ps_self        \\打印自身的父子進程信息
            ps_other    \\執行參數中的命令，並且打印參數中的命令相關的父子進程
        分類：
            *單工管道
                操作：    管道        文件
                打開    popen()        fopen()
                關閉    pclose()    pclose()
                
            打開管道：FILE* popen(const char* command,const char* open_mode);
                command:命令行字符串
                open_mode:只讀"r"；只寫"w"
                返回值：文件描述符    NULL（打開失敗）
            讀寫：
                size_t fread(void* buffer,size_t size,size_t count,FILE* stream)
                    buffer:用於接收數據的內存地址
                    size:讀取每個數據項的字節數
                    count:數據項個數
                    stream:輸入流
                    返回值:出錯(>count)、整數(實際讀取的數據項個數)
                size_t fwrite(const void* buffer,size_t size,size_t count,FILE* stream)
                    buffer:寫入數據的內存地址
                    size:寫入數據項的字節數
                    count:寫入數據項的個數
                    stream:目標文件指針
                    返回值:出錯(>count)、正數(實際寫入的數據項個數)
            關閉管道：int pclose(FILE* stream);
                stream:文件描述符
                返回值：失敗（-1）、成功（0）
            本質：
                a.啓動shell和命令兩個進程，從命令進程中讀/寫文件流
                b.解決exec和system無法返回輸出數據問題
            特點：
                a.方便使用系統自帶功能，並且可以執行比較複雜shell
                b.默認啓動兩個進程，效率較低

            *半雙工管道
                操作：    
                    創建管道：int pipe(int filedes[2])
                        filedes[0]    讀
                        filedes[1]    寫
                        返回值：失敗（-1）、成功（0）
                    讀寫
                        ssize_t write(int fd,const void* buf,size_t nbyte)
                        fd:文件描述符
                        buf:寫入數據的內存單元
                        nbyte:寫入文件指定的字節數
                        返回值：出錯（-1）、正數（寫入的字節數）
                        ssize_t read(int fd,void* buf,size_t count)
                        fd:文件描述符
                        buf:讀入數據的內存單元
                        返回值：出錯（-1）、0（無數據）、正數（讀取的字節數）
                    控制：如果管道是空的，read()默認是阻塞
                        int fcntl(int fd,int cmd,long arg)
                        fd:文件描述符
                        cmd:F_GETFL（獲取文件描述符狀態）、F_SETFL（設置文件描述符狀態）、……
                        arg:O_NONBLOCK（非阻塞）、O_BLOCK（阻塞）、……

                        fcnt(filedes,F_SETFL,O_NONBLOCK);    \\把文件描述符改爲非阻塞的。
                        
                    關閉管道：close(filedes)    
                本質：文件描述符[文件流是文件描述符之上的封裝。文件流通過增加緩衝區減少讀寫系統調用次數來提高讀寫效率。在進程的用戶空間封裝的FILE結構，以提高可移植性和效率]
            *複製管道
                定義：Linux內核使用三個關聯的數據結構，表示打開的文件。【描述符表，文件表，v-node表】內核爲每個進程創建的文件文件描述符。
        分類        文件描述符    文件號
        標準輸入    STDIN_FILENO    0
        標準輸出    STDOUT_FILENO    1
        標準出錯信息    STDERR_FILENO    2
                
                int dup(oldfd)    \\返回值：-1（失敗）、其他（新的文件描述符）
                int dup2(int oldfd,int newfd)    \\返回值：-1（失敗）、其他（最小及尚未使用的文件描述符）
    
    @【半雙工】FIFO管道/命名管道
        特點：可以是非親緣進程之間；讀寫必須同時執行，否則阻塞。
        案例：FIFO工具箱
        操作：
            創建命名管道：int mkfifo(pathname,mode)【古老方式：int mknod(const char *filename,mode_t mode | S_IFIFO,(dev_t)0);】
                    pathname:文件路徑【文件必須不存在】
                    mode:模式
                    返回值：0（成功）、非零（失敗）
            打開FIFO文件：int open(const char* path,int mode)
                    pathname:文件路徑
                    mode：模式【O_RDONLY（阻塞只讀）、O_RDONLY|O_NONBLOCK（非阻塞只讀）、O_WRONLY（阻塞只寫）、O_WRONLY|O_NONBLOCK（非阻塞只寫）】
                    返回值：-1（失敗）、其他（文件描述符）