管道是两个或多个相关进程之间的通信介质，它可以在一个进程内，也可以在子进程与父进程之间进行通信。
可以实时查看管道机制，例如用管道将水填充到某个容器(例如桶)中，然后取回某人(例如用杯子)。填充进程只不过是写入管道，而读取进程只不过是从管道中检索，这意味着一个输出(水)被输入到另一个(桶)。
#include<unistd.h>int pipe(int pipedes[2]);
该系统调用将创建用于单向通信的管道，即它创建两个描述符，第一个描述符连接以从管道读取，而另一个连接以写入管道。
描述符pipedes [0]用于读取，pipedes [1]用于写入，可以将任何写入pipedes [1]的内容从pipedes [0]中读取。
成功时此调用将返回零，失败时将返回-1，要知道失败的原因，请使用errno变量或perror()函数进行检查。
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int open(const char pathname, int flags); int open(const char pathname, int flags, mode_t mode);
即使可以读写文件的基本操作，也必须在执行操作之前先打开文件，并在完成所需的操作后关闭文件。通常默认情况下为每个进程打开3个描述符，分别用于文件描述符0(标准输入– stdin)、1(标准输出– stdout)和2(标准错误– stderr)。
Read(读权限) - 4，Write(写权限) - 2和Execute (执行权限)- 1。
例如:八进制值(以0开头)，0764表示所有者拥有读取，写入和执行权限，组拥有读取和写入权限，其他拥有读取权限。这也可以表示为S_IRWXU |。 S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH，表示或操作为0700 | 0040 | 0020 | 0004→0764。
如果发生错误，此系统调用成功后将返回新的文件描述符ID和-1。可以使用errno变量或perror()函数确定错误原因。
#include<unistd.h>int close(int fd)
上面的系统调用关闭已经打开的文件描述符，这意味着该文件不再使用，并且关联的资源可以由任何其他进程重用。该系统调用成功返回零，如果出错则返回-1。可以使用errno变量或perror()函数确定错误原因。
#include<unistd.h>ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)
上面的系统调用是从指定的文件中读取文件描述符fd的参数，具有已分配内存(静态或动态)的适当缓冲区以及缓冲区的大小。
文件描述符ID用于标识相应的文件，该文件在调用open()或pipe()系统调用后返回，从文件读取之前，需要先打开文件。如果调用pipe()系统调用，它将自动打开。
要知道失败的原因，请使用errno变量或perror()函数进行检查。
#include<unistd.h>ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count)
上面的系统调用是使用文件描述符fd的参数，具有分配的内存(静态或动态)和缓冲区大小的适当缓冲区写入指定的文件。
范例程序
以下是一些示例程序。
示例程序1 -使用管道编写和读取两条消息的程序。
源代码:simplepipe.c
#include<stdio.h> #include<unistd.h>int main() { int pipefds[2]; int returnstatus; char writemessages[2][20]={"Hi", "Hello"}; char readmessage[20]; returnstatus = pipe(pipefds); #创建管道
if (returnstatus == -1) { printf("Unable to create pipe\n"); return 1; }
printf("Writing to pipe - Message 1 is %s\n", writemessages[0]); write(pipefds[1], writemessages[0], sizeof(writemessages[0])); #向管道发送消息 read(pipefds[0], readmessage, sizeof(readmessage)); #从管道中检索消息并将其写入标准输出 printf("Reading from pipe – Message 1 is %s\n", readmessage); printf("Writing to pipe - Message 2 is %s\n", writemessages[0]); write(pipefds[1], writemessages[1], sizeof(writemessages[0])); #向管道发送另一条消息 read(pipefds[0], readmessage, sizeof(readmessage)); #从管道中检索消息并将其写入标准输出 printf("Reading from pipe – Message 2 is %s\n", readmessage); return 0; }
注意-理想情况下，需要检查每个系统调用的返回状态。为了简化进程，不对所有calls进行检查。
汇编
gcc -o simplepipe simplepipe.c
执行/输出
Writing to pipe - Message 1 is Hi Reading from pipe – Message 1 is Hi Writing to pipe - Message 2 is Hi Reading from pipe – Message 2 is Hell
示例程序2 - 使用父进程和子进程通过管道写入和读取两条消息的程序。
源代码:pipewithprocesses.c
#include<stdio.h> #include<unistd.h>int main() { int pipefds[2]; int returnstatus; int pid; char writemessages[2][20]={"Hi", "Hello"}; char readmessage[20]; returnstatus = pipe(pipefds); #创建管道 if (returnstatus == -1) { printf("Unable to create pipe\n"); return 1; } pid = fork(); #创建一个子进程
//Child process if (pid == 0) { read(pipefds[0], readmessage, sizeof(readmessage)); #子进程从管道中检索消息并将其写入标准输出 printf("Child Process - Reading from pipe – Message 1 is %s\n", readmessage); read(pipefds[0], readmessage, sizeof(readmessage)); printf("Child Process - Reading from pipe – Message 2 is %s\n", readmessage); } else { //Parent process printf("Parent Process - Writing to pipe - Message 1 is %s\n", writemessages[0]); write(pipefds[1], writemessages[0], sizeof(writemessages[0])); #父进程写入管道 printf("Parent Process - Writing to pipe - Message 2 is %s\n", writemessages[1]); write(pipefds[1], writemessages[1], sizeof(writemessages[1])); } return 0; }
汇编
gcc pipewithprocesses.c –o pipewithprocesses
执行
Parent Process - Writing to pipe - Message 1 is Hi Parent Process - Writing to pipe - Message 2 is Hello Child Process - Reading from pipe – Message 1 is Hi Child Process - Reading from pipe – Message 2 is Hello
双向通讯
管道通信仅被视为单向通信，即父进程写入而子进程读取，反之亦然，但不是两者都通信。但是如果父进程和子进程都需要同时写入和读取管道，该解决方案是使用管道的双向通信，需要两条管道来创建双向通信。
以下是实现双向通信的步骤-
步骤1 - 创建两个管道，第一个是父进程写，子进程读，比如pipe1。第二个是让子进程写，父进程读，例如pipe2。
步骤2 - 创建一个子进程。
步骤3 - 关闭不必要的一端，因为每次通信只需要一端。
步骤4 - 在父进程中关闭不需要的端，读取pipe1的端并写入pipe2的端。
步骤5 - 关闭子进程中不需要的一端，写入pipe1的一端，并读取pipe2的一端。
步骤6 - 根据需要执行通信。
样例程序
示例程序1 - 使用管道实现双向通讯。
源代码:twowayspipe.c
#include<stdio.h> #include<unistd.h>int main() { int pipefds1[2], pipefds2[2]; int returnstatus1, returnstatus2; int pid; char pipe1writemessage[20] = "Hi"; char pipe2writemessage[20] = "Hello"; char readmessage[20]; returnstatus1 = pipe(pipefds1); #父进程创建管道1，子进程读取管道
if (returnstatus1 == -1) { printf("Unable to create pipe 1\n"); return 1; } returnstatus2 = pipe(pipefds2); #为要写入的子进程和要读取的父进程创建pipe2
if (returnstatus2 == -1) { printf("Unable to create pipe 2\n"); return 1; } pid = fork();
if (pid != 0) //Parent process { close(pipefds1[0]); //Close the unwanted pipe1 read side #从父级和子级关闭管道的多余末端 close(pipefds2[1]); //Close the unwanted pipe2 write side printf("In Parent: Writing to pipe 1 – Message is %s\n", pipe1writemessage); write(pipefds1[1], pipe1writemessage, sizeof(pipe1writemessage));#编写消息的父进程和阅读并在屏幕上显示的子进程 read(pipefds2[0], readmessage, sizeof(readmessage)); printf("In Parent: Reading from pipe 2 – Message is %s\n", readmessage); } else { //child process close(pipefds1[1]); //Close the unwanted pipe1 write side close(pipefds2[0]); //Close the unwanted pipe2 read side read(pipefds1[0], readmessage, sizeof(readmessage)); #编写消息的子进程和读取和显示在屏幕上的父进程。 printf("In Child: Reading from pipe 1 – Message is %s\n", readmessage); printf("In Child: Writing to pipe 2 – Message is %s\n", pipe2writemessage); write(pipefds2[1], pipe2writemessage, sizeof(pipe2writemessage)); } return 0; }
执行步骤
汇编
gcc twowayspipe.c –o twowayspipe
执行
In Parent: Writing to pipe 1 – Message is Hi In Child: Reading from pipe 1 – Message is Hi In Child: Writing to pipe 2 – Message is Hello In Parent: Reading from pipe 2 – Message is Hello
