前言
管道是UNIX系统IPC 的最古老形式，所有UNIX系统都提供此种通信机制。通常说的管道为匿名管道(pipe)，下一篇讲述命名管道(fifo)。
管道有以下两种局限性：
- 历史上，它们是半双工的。现在，某些系统提供全双工管道，但是为了最佳的移植性，我们决不应预先假定系统支持全双工管道。
- 管道只能在具有公共祖先的两个进程（父子进程或兄弟进程）之间使用。
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
原型
#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]); // 返回值：若成功返回0，失败返回-1经由fd返回两个文件描述符：fd[0] 为读而打开，fd[1]为写而打开。fd[1] 输出是 fd[0]的输入。
说明
下图描绘了半双工管道的方法。强调数据需要通过内核在管道中流动。
单个进程中的管道几乎没有任何用处，通常进程会先调用pipe创建管道，接着调用fork，从而创建从父进程到子进程的IPC 通道，反之亦然。如下图：
fork之后做什么取决于想要的数据流向。对于从父进程到子进程的管道，父进程关闭管道的读端(fd[0])，子进程关闭写端(fd[1])，如下图：
反之，对于从子进程到父进程的管道，父进程关闭管道的写端(fd[1])，子进程关闭读端(fd[0])。
当管道的一端关闭后，下列两条规则起作用：
- 当读(read)一个写端已被关闭的管道时，在所有数据都被读取后，read返回0，表示文件结束。
- 如果写(write)一个读端已被关闭的管道，则产生信号SIGPIPE。如果忽略该信号或者捕捉该信号并从其处理程序返回，则write返回-1，errno设置为EPIPE。
实例
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h> //include this header for pipe
int main()
{
printf("this is the main...\n");
int fd[2]; //the pipe needs 2 fds.
if (pipe(fd) < 0) {
printf("create pipe failed.\n");
goto exit;
}
char buff[20] = {0};
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
printf("fork error\n");
} else if (pid == 0) {
printf("this is child process.\n");
close(fd[0]); //close read
write(fd[1], "hello world", 12);
} else {
printf("this is parent process. pid = %d\n", pid);
close(fd[1]); //close write
read(fd[0], buff, 20);
printf("read from child: %s, length: %d\n", buff, strlen(buff));
}
exit:
return 0;
}首先通过pipe创建一个管道，在子进程中关闭了读端，在父进程中关闭了写端。描绘出子进程向父进程传输数据的流程。
运行结果：
./test
this is the main...
this is parent process. pid = 5958
this is child process.
read from child: hello world, length: 11popen 和 pclose
常见的操作是创建一个连接到另一个进程的管道，然后读其输出或向其输入端发送数据，为此，标准I/O库提供了两个函数popen 和pclose。这两个函数实现的操作是：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，然后等到命令终止。
#include <stdio.h>
FILE* popen(const char *command, const char *open_mode);
返回值: 若成功，返回文件指针；若出错，返回NULL
int pclose(FILE *stream_to_close);
返回值：若成功，返回cmdstring的终止状态；若出错，返回-1popen先执行fork，然后调用exec执行cmdstring，并且返回一个标准的I/O文件指针。如果type是“r”，则文件指针连接到cmdstring的标准输出。如果type 是“w”，则文件指针连接到cmdstring的标准输入。
pclose()函数用于关闭由popen创建出的文件流，等待命令终止，然后返回shell的终止状态。如果shell 不能被执行，则pclose返回的终止状态与shell已执行exit(127)一样。pclose()只在popen启动的进程结束后才返回，如果调用pclose()时被调用进程仍在运行，pclose()调用将等待该进程结束。它返回关闭的文件流所在进程的退出码。
cmdstring 由Bourne shell以下列方式执行：
sh -c cmdstring这表示shell将扩展cmdstring的任何特殊字符。例如，可以使用：
fp = popen("ls *.c", "r");或者
fp = popen("cmd 2>&1", "r");实例：
int main()
{
FILE *read_fp = NULL;
FILE *write_fp = NULL;
char buffer[BUFSIZ + 1];
int chars_read = 0;
// 初始化缓冲区
memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));
// 打开ls和grep进程
read_fp = popen("ls -l", "r");
write_fp = popen("grep rwxrwxr-x", "w");
// 两个进程都打开成功
if (read_fp && write_fp)
{
// 读取一个数据块
chars_read = fread(buffer, sizeof(char), BUFSIZ, read_fp);
while (chars_read > 0)
{
buffer[chars_read] = '\0';
// 把数据写入grep进程
fwrite(buffer, sizeof(char), chars_read, write_fp);
// 还有数据可读，循环读取数据，直到读完所有数据
chars_read = fread(buffer, sizeof(char), BUFSIZ, read_fp);
}
// 关闭文件流
pclose(read_fp);
pclose(write_fp);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
exit(EXIT_FAILURE);
}代码是查找权限是-rwxrwxr-x 的文件，并列出。结果如下：
-rwxrwxr-x 1 justinwei justinwei 9016 4月 18 16:34 test
-rwxrwxr-x 1 justinwei justinwei 8864 4月 18 16:51 test1popen 优缺点：
当请求popen()调用运行一个程序时，它首先启动shell，即系统中的sh命令，然后将command字符串作为一个参数传递给它。
这样就带来了一个优点和一个缺点。
优点是：在Linux中所有的参数扩展都是由shell来完成的。所以在启动程序（command中的命令程序）之前先启动shell来分析命令字符串，也就可以使各种shell扩展（如通配符）在程序启动之前就全部完成，这样我们就可以通过popen()启动非常复杂的shell命令。
缺点是：对于每个popen()调用，不仅要启动一个被请求的程序，还要启动一个shell，即每一个popen()调用将启动两个进程，从效率和资源的角度看，popen()函数的调用比正常方式要慢一些。
如果说popen()是一个高级的函数，pipe()则是一个底层的调用。与popen()函数不同的是，它在两个进程之间传递数据不需要启动一个shell来解释请求命令，同时它还提供对读写数据的更多的控制。