linux中pipe和dup2详解

1、什么是管道

　　管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道； 只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）； 单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在于内存中。数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

2、管道的创建

　　int pipe(int fd[2])

　　该函数创建的管道的两端处于一个中间进程，在实际应用中并没有太大意义，一般在pipe()创建管道后，再fork()一个子进程，然后通过管道实现父子进程之间的通信。

3、管道的读写规则

　　管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述，需要注意的是，管道的两端是固定了任务的。即一端只能用于读，由描述字fd[0]表示，称其为管道读端；另一端则只能用于写，由描述字fd[1]来表示，称其为管道写端。

4、pipe函数

　　头文件：#include<unistd.h>

　　函数原型： int pipe(int fd[2])

　　函数参数：fd[2],管道的两个文件描述符，之后就是可以直接操作这两个文件描述符。其中fd[0]为读取端，fd[1]为写入端

　　返回值：成功返回0，否则返回-1

　　读fd[0]: close(fd[1]); read(fd[0], buf, BUF_SIZE);

　　写fd[1]: close(fd[0]); read(fd[1], buf, strlen(buf));

5、例子

　　

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    int fd[2];
    char buf[1024];
    pid_t pid;

    if(pipe(fd) != 0)
    {
        printf("pipe error\n");
        return 0;
    }

    pid = fork();

    if(pid == -1)
    {
        printf("fork error\n");
        return 0;
    }

    else if(pid > 0)
    {
        printf("This is the father process, here write a string to the pipe\n");
        char s[] = "Hello! write a string in the father process\n";
        close(fd[0]);
        write(fd[1], s, sizeof(s));              // 向管道中写入数据

    }
    else
    {
        printf("This is the child process, here read a string from the pipe\n");
        close(fd[1]);
        read(fd[0], buf, sizeof(buf));          //从管道中读取数据
        printf("%s", buf);
    }
    waitpid(pid, NULL, 0);
    return 0;
}

　　输出结果为：

　　This is the father process, here write a string to the pipe

　　This is the child process, here read a string from the pipe

　　Hello! write a string in the father process

　　当管道中数据被读取后，管道为空。之后再read操作将默认的被阻塞，等待某些数据被写入。如需要设置为非阻塞，则可做如下设置：

　　fcntl(filedes[0], F_SETFL, O_NONBLOCK);

　　fcntl(filedes[1], F_SETFL, O_NONBLOCK);

6、dup2详解

　　用来复制一个现存的文件描述符，使两个文件描述符指向同一个file结构体。

　　其中头文件：#include <unistd.h>

　　函数原型：int dup2(int oldhandle, int newhandle);

　　例子还是使用上面那个例子，如下：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    int fd[2];
    char buf[1024];
    pid_t pid;
    int newfd;
    if(pipe(fd) != 0)
    {
        printf("pipe error\n");
        return 0;
    }

    pid = fork();

    if(pid == -1)
    {
        printf("fork error\n");
        return 0;
    }

    else if(pid > 0)
    {
        printf("This is the father process, here write a string to the pipe\n");
        char s[] = "Hello! write a string in the father process\n";
        close(fd[0]);
        write(fd[1], s, sizeof(s));              // 向管道中写入数据

    }
    else
    {
        printf("This is the child process, here read a string from the pipe\n");
        close(fd[1]);
        dup2(fd[0], newfd);
        read(newfd, buf, sizeof(buf));          //从管道中读取数据
        printf("%s", buf);
    }
    waitpid(pid, NULL, 0);
    return 0;
}

 　　运行的结果还是一样。只是在36行代码中调用了dup2,把fd[0]复制给newfd。