Unix环境高级编程 读书笔记 第十五章 进程间通信

概述

进程间通信，即InterProcess Communication，IPC。

管道

管道是UNIX系统最古老的IPC形式，但是管道具有以下两个局限性：

1. 在历史上，管道是半双工的方式，即数据只能在一个方向上流动，当前一些操作系统的实现提供了全双工方式的管道；
2. 管道只能在具有公共祖先的两个进程之间使用。

管道通过调用函数pipe创建的：

#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]);
/*若成功，返回0，若出错，返回-1*/

经由参数fd返回2个文件描述符，fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开，fd[1]的输出是fd[0]的输入。

对于在单个进程中设置管道是没有用处的，通过管道在不同进程之间传输数据。对于父进程与子进程，父进程先调用pipe，接着调用fork，从而创建父进程与子进程之间的IPC通道。

如果创建从父进程到子进程的管道，则父进程关闭管道的读端（fd[0]），子进程关闭管道的写端（fd[1]）。如下图：

当一个管道的一端被关闭后：

1. 当读（read）一个写端被关闭的管道时，在所有的数据被读取后，read返回0，表示文件结束（通常一个管道只有一个读进程和一个写进程）。
2. 如果写（write）一个读端已经被关闭的管道时，会产生SIGPIPE信号，write返回-1，errno设置为EPIPE。

经过管道从父进程向子进程传送数据的范例为：

#include "apue.h"

int main(void)
{
	int     n;
	int     fd[2];
    pid_t   pid;
	char    line[MAXLINE];

	if(pipe(fd) < 0)
        err_sys("pipe error");
    if((pid = fork()) < 0)
    {
        err_sys("fork error");
    }
    else if(pid > 0)  /* parent */
    {
        close(fd[0]);
        write(fd[1], "hello world\n", 12);
    }
    else             /* child */
    {
        close(fd[1]);
        n = read(fd[0], line, MAXLINE);
        write(STDOUT_FILENO, line, n);
    }
    exit(0);
}

函数popen和pclose

标准提供了两个函数，实现创建一个连接到另一个进程的管道，然后读取其输出，或者向其输入发送数据。这两个函数的实现操作是：创建一个管道，fork一个子进程，关闭未使用的管道端，执行一个shell运行命令，然后等待命令终止。函数原型为：

#include <stdio.h>
FILE *popen(const char *cmdstring, const char *type);
/*若成功，返回文件指针，若出错，返回NULL*/

int pclose(FILE *fp);
/*若成功，返回cmdstring终止状态，若出错，返回-1*/