欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  科技

详解linux进程间通信-管道 popen函数 dup2函数

程序员文章站 2024-01-22 08:45:22
前言:进程之间交换信息的唯一方法是经由f o r k或e x e c传送打开文件,或通过文件系统。本章将说明进程之间相互通信的其他技术—I P C(InterProcess Communication)。今天将介绍半双工的管道。 一、匿名管道 1、匿名管道介绍: 管道有两种限制; (1) 它们是半双 ......

  前言:进程之间交换信息的唯一方法是经由f o r ke x e c传送打开文件,或通过文件系统。本章将说明进程之间相互通信的其他技术—I P CInterProcess Communication)。今天将介绍半双工的管道。

  一、匿名管道

  1、匿名管道介绍:

   管道有两种限制;
  (1) 它们是半双工的。数据只能在一个方向上流动。
  (2)
它们只能在具有公共祖先的进程之间使用。通常,一个管道由一个进程创建,然后该进程调用f o r k,此后父、子进程之间就可应用该管道。 

  管道是由调用p i p e函数而创建的:
  #include <unistd.h>
  int pipe(intf i l e d e s [ 2 ]) ;
  返回:若成功则为0,若出错则为 - 1

  经由参数f i l e d e s返回两个文件描述符: f i l e d e s [ 0 ]为读而打开, f i l e d e s [ 1 ]为写而打开。 f i l e d e s [ 1 ]
的输出是f i l e d e s [ 0 ]的输入。

  程序1- 1创建了一个从父进程到子进程的管道,并且父进程经由该管道向子进程传送数据。

#include "my.h"

int main()
{
    int pfd[2],ret;
    ret = pipe(pfd);//创建管道
    if(ret<0)
    {   
        perror("pipe error!");
        exit(-1);
    }   
    pid_t pid = fork();
    if(pid<0)
    {   
        perror("fork error!");
        exit(-1);
    }   
    else if(pid>0)//父进程
    {   
        close(pfd[0]);
        int num;
        puts("please input your num:");
        scanf("%d",&num);
        write(pfd[1],&num,sizeof(num));
        //wait(NULL);
    }   
    else //子进程
    {   
        close(pfd[1]);
        int num;
        read(pfd[0],&num,sizeof(num));
        printf("num:%d\n",num);
    }
    return 0;
}

  注:头文件my.h见这篇博客:http://www.cnblogs.com/liudw-0215/p/8946879.html 

  运行示例,如下图:

  详解linux进程间通信-管道 popen函数 dup2函数

  接下来介绍几个跟管道有关的函数。

  2、dupd u p 2函数  

  下面两个函数都可用来复制一个现存的文件描述符:

  #include <unistd.h>

  int dup(intf i l e d es) ;
  int dup2(int f i l e d e s, int f i l e d e s 2) ;
  两函数的返回:若成功为新的文件描述符,若出错为- 1
  由d u p返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符中的最小数值。用 d u p 2则可以用f i l e d e s 2
  参数指定新描述符的数值。如果 f i l e d e s 2已经打开,则先将其关闭。如若f i l e d e s等于f i l e d e s 2,则
  d u p 2返回f i l e d e s 2
,而不关闭它。

  优化程序1-1,程序1-2如下:

#include "my.h"

int main()
{
    int pfd[2],ret;
    ret = pipe(pfd);
    if(ret<0)
    {   
        perror("pipe error!");
        exit(-1);
    }   
    pid_t pid = fork();
    if(pid<0)
    {   
        perror("fork error!");
        exit(-1);
    }   
    else if(pid>0)
    {   
        close(pfd[0]);
        int num;
        puts("please input your num:");
        scanf("%d",&num);
        write(pfd[1],&num,sizeof(num));
        wait(NULL);
    }   
    else
    {   
        close(pfd[1]);
        dup2(pfd[0],STDIN_FILENO);//pfd[0]复制到标准输入
        int num;
        read(STDIN_FILENO,&num,sizeof(num));
        printf("num:%d\n",num);
    }
    return 0;
}

  

3、popen和p c l o s e函数  

 因为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发送输入,所

以标准I / O库为实现这些操作提供了两个函数 p o p e np c l o s e。这两个函数实现的操作是:创建
一个管道, f o r k一个子进程,关闭管道的不使用端, e x e c一个s h e l l以执行命令,等待命令终止。
  #include <stdio.h>
  FILE *popen(const char * c m d s t r i n g, const char * t y p e) ;
  返回:若成功则为文件指针,若出错则为 N U L L
  
  int pclose(FILE * f p) ;
  返回: c m d s t r i n g的终止状态,若出错则为 - 1
  函数popen 先执行f o r k,然后调用e x e c以执行c m d s t r i n g,并且返回一个标准 I / O文件指针。
  如果t y p e"r",则文件指针连接到c m d s t r i n g的标准输出
  如果t y p e "w",则文件指针连接到c m d s t r i n g 的标准输入

  程序1-3将用popen函数实现下图功能:

  详解linux进程间通信-管道 popen函数 dup2函数

  

#include "my.h"

int main()
{
    int c;
    while((c = getchar()) != EOF)
    {   
        if(isupper(c))  //是否有大写
            c = tolower(c);  //转为小写
        if(putchar(c) == EOF)
            puts("put error!");
        if(c == '\n')
            fflush(stdout);  //刷新标准输出
    }   
    exit(0);
}

---isupper.c---

  

#include "my.h"
#define MAXLINE 4096

int main()
{
    char line[MAXLINE];
    FILE *fpin;

    if((fpin = popen("./upper","r")) == NULL)
        perror("popen error!");

    for(;;){
        fputs("prompt > ",stdout);
        fflush(stdout);
        if(fgets(line,MAXLINE,fpin) == NULL)
            break;
        if(fputs(line,stdout) == EOF)
            perror("puts error!");    
    }   
    if(pclose(fpin) == -1) 
        perror("pclose error!");

    putchar('\n');
    return 0;

}

---popen.c---

  运行演示如下图:

详解linux进程间通信-管道 popen函数 dup2函数

 二、有名管道(命名管道)

  1、简介

  命名管道有时被称为FIFO。管道只能由相关进程使用,它们共同的祖先进程创建了管道。
但是,通过F I F O,不相关的进程也能交换数据。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char * p a t h n a m e, mode_tm o d e) ;
返回:若成功则为0,若出错则为 - 1
m k f i f o函数中m o de参数的规格说明与o p e n函数中的m o d e相同
一旦已经用 m k f i f o创建了一个 F I F O,就可用 o p e n打开它。确实,一般的文件 I / O函数
c l o s er e a dw r i t eu n l i n k等)都可用于F I F O

  程序2-1演示有名管道通信,一个写端、一个读端:

#include "my.h"

typedef struct{
    char name[16];
    int age;
    double height;
}Person;

int main()
{
    mkfifo("pipe",0644);//创建管道 名字为pipe
    int fd = open("pipe",O_WRONLY);
    if(fd < 0)
    {   
        perror("open error!");
        exit(-1);    
    }   
    
    Person p;
    puts("please input your name,age,height:");
    scanf("%s%d%lf",p.name,&p.age,&p.height);
    write(fd,&p,sizeof(p));
    close(fd);

    return 0;
}
---fwrite.c---
#include "my.h"

typedef struct{
    char name[16];
    int age;
    double height;
}Person;

int main()
{
    int fd = open("pipe",O_RDONLY);
    if(fd < 0)
    {   
        perror("open error!");
        exit(-1);
    }   

    Person p;
    read(fd,&p,sizeof(p));
    printf("name:%-5sage:%-5dheight:%-5lf\n ",p.name,p.age,p.height);
    close(fd);
   unlink("pipe");//删除管道文件 return 0; }
--- fread.c ---

  运行演示:先编译fwrite.c生成w可执行用户,./w执行,再编译fread.c然后执行,写端输入数据,读端输出数据:

详解linux进程间通信-管道 popen函数 dup2函数详解linux进程间通信-管道 popen函数 dup2函数

总结:主要介绍了进程间通信的管道,主要分为匿名管道和有名管道,还介绍了popen等函数