linux c 管道

在Linux C编程中，管道（pipe）是一种进程间通信（IPC）机制，它允许一个进程将输出流（标准输出或标准错误）直接传递给另一个进程的输入流（标准输入）。管道是半双工的，数据只能单向流动，且通常用于父子进程之间的通信。

基础概念：

• 匿名管道：最常见的管道类型，它在内存中创建一个缓冲区，用于连接两个进程。匿名管道通过pipe()系统调用创建，并通过文件描述符进行读写操作。
• 命名管道（FIFO）：与匿名管道不同，命名管道在文件系统中有一个路径名，可以被任何进程通过该路径名打开和通信。

相关优势：

• 简单易用，适合快速实现进程间简单的数据传递。
• 内核管理缓冲区，减轻了程序员的负担。
• 可以用于构建复杂的进程间通信网络。

类型：

• 匿名管道：用于具有亲缘关系的进程间通信，如父子进程。
• 命名管道（FIFO）：用于无亲缘关系的进程间通信，任何进程都可以通过路径名访问。

应用场景：

• 命令行管道，如ls | grep "txt"，其中ls的输出被传递给grep作为输入。
• 父子进程间的数据交换。
• 在多进程程序中，将一个进程的输出作为另一个进程的输入。

常见问题及解决方法：

• 管道阻塞：当管道的读端和写端都在等待对方时，会发生阻塞。解决方法包括使用非阻塞I/O、多线程或多进程处理，或者使用select()、poll()等系统调用来监控多个文件描述符的状态。
• 管道缓冲区满：当写端写入的数据超过管道缓冲区的大小时，写操作会阻塞。可以通过增加管道缓冲区的大小（使用fcntl()设置F_SETPIPE_SZ）或者优化数据传输来解决。
• 管道泄漏：未正确关闭管道的文件描述符可能导致资源泄漏。确保在进程结束前关闭所有不再使用的管道文件描述符。

示例代码（匿名管道）：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    int pipefd[2];
    pid_t cpid;
    char buf;

    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    cpid = fork();
    if (cpid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (cpid == 0) {    // 子进程
        close(pipefd[1]); // 关闭写端
        while (read(pipefd[0], &buf, 1) > 0) {
            putchar(buf);
        }
        close(pipefd[0]);
        exit(EXIT_SUCCESS);
    } else {            // 父进程
        close(pipefd[0]); // 关闭读端
        write(pipefd[1], "Hello, World!\n", 14);
        close(pipefd[1]); // 关闭写端
        wait(NULL);       // 等待子进程结束
    }

    return 0;
}

在这个示例中，父进程通过管道向子进程发送字符串"Hello, World!"，子进程读取并打印这个字符串。注意在使用完管道后，需要关闭不再使用的文件描述符，以避免资源泄漏。