1.管道的概念
管道本质上是内核中的一个缓冲区，让具有血缘关系的进程之间可以进行通信。它其实相当于一个伪文件，不占用磁盘空间，我们可以通过和对文件一样的读写方式去操作管道。
管道具有两部分，读端和写端，分别对应两个文件描述符，数据从写端流入，从读端流出。
操作管道的进程被销毁之后，管道会被系统自动释放。
管道读写的时候默认是阻塞的。
2.管道的原理
管道的内部是通过循环队列实现的，先进先出。
管道的大小即缓冲区的大小默认是4k，但会根据实际情况做适当调整。
3.管道的局限性
由于管道的实现形式是队列，使用数据只能读取一次，不能重复读取。
管道实现形式是半双工的，所以在一端写数据的时候，另一段只能读数据，不能写数据。
匿名管道pipe只适合于有血缘关系的进程使用。
4.创建匿名管道
int pipe（int fd[2]）；
fd：传出参数
fd[0]：读端
fd[1]：写端
5.进程之间使用管道通信
单个进程可以使用管道完成读写操作。
一个进程在读数据的时候要关闭写端，同理，在写数据的时候要关闭读端。
例：父子进程间通信，实现ps aux | grep bash
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <fcntl.h>
5
6 int main()
7 {
8 int fd[2];
9 int ret = pipe(fd);
10 if(ret == -1){
11 perror("pipe error:");
12 exit(-1);
13 }
14
15 pid_t pid = fork();
16 if(pid == -1){
17 perror("fork error:");
18 exit(-1);
19 }else if(pid > 0){
20 close(fd[0]);
21 dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);
22 execlp("ps","ps","aux",NULL);
23 perror("execlp error:");
24 exit(-1);
25 }else{
26 close(fd[1]);
27 dup2(fd[0],STDIN_FILENO);
28 execlp("grep","grep","--color=auto","bash",NULL);
29 perror("execlp error:");
30 exit(-1);
31 }
32 return 0;
33 }
兄弟进程间通信，实现ps aux | grep bash
1 int fd[2];
2 int ret = pipe(fd);
3 if(ret == -1){
4 perror("pipe error:");
5 exit(-1);
6 }
7
8 int i;
9 int n = 2;
10 pid_t pid;
11 for(i=0;i<n;i++){
12 pid = fork();
13 if(pid == 0){
14 break;
15 }
16 }
17
18 if(i == 0){
19 close(fd[0]);
20 dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);
21 execlp("ps","ps","aux",NULL);
22 perror("execlp error:");
23 exit(-1);
24 }else if(i == 1){
25 close(fd[1]);
26 dup2(fd[0],STDIN_FILENO);
27 execlp("grep","grep","--color=auto","bash",NULL);
28 perror("execlp error:");
29 exit(-1);
30 }else{
31 pid_t wpid;
32 close(fd[0]);
33 close(fd[1]);
34 while((wpid = wait(NULL))!=-1){
35 printf("child = %d\n",wpid);
36 }
37 printf("child are all died\n");
38 }
39 return 0;
40 }
6.管道的读写操作
读操作：
有数据时：read（fd）正常读，返回读出的字节数。
无数据时：①写端全部关闭，read接触阻塞，返回0（相当于读文件读到了尾部）
②没有全部关闭，read阻塞
写操作：
读端全部关闭：写的内容超出缓冲区大小时，管道破裂，内核给当前进程发信号SIGPIPE，进程被终止。
读端没有全部关闭：①缓冲区写满了：write阻塞
②缓冲区没有写满：write继续写
设置管道为非阻塞
管道默认两端都为阻塞，由于fcntl函数可以修改文件属性，所以可通过fcntl函数设置管道为非阻塞。如设置读端为非阻塞：
设置方法：
获取原来的flags：int flags = fcntl（fd[0]，F_GETFL）;
设置新的flags：flags |= O_NONBLOCK；
fcntl（fd[0]，F_SETFL，flags）；
7.查看管道缓冲区大小
命令：ulimit -a
函数：fpathconf
8.有名管道fifo
特点：
①有文件名
②在磁盘上有这样一个文件（通过ls -l查看 -> p）
③伪文件，大小为0
④在内核中有一个对应的缓冲区
⑤半双工的通信方式
使用场景：
没有血缘关系的进程间通信。
创建方式：
命令：mkfifo 管道名
函数：mkfifo
操作方式：与文件大致相同
open/close
read/write
不能执行lseek操作
进程间通信：
读端：
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <fcntl.h>
4 #include <unistd.h>
5 #include <sys/types.h>
6 #include <sys/stat.h>
7
8 int main(int argc,char *argv[])
9 {
10 if(argc < 2){
11 printf("./a.out filename\n");
12 exit(-1);
13 }
14
15 int ret;
16 ret = access(argv[1],F_OK);
17 if(ret == -1){
18 int r = mkfifo(argv[1],0664);
19 if(r == -1){
20 perror("mkfifo error:");
21 exit(-1);
22 }
23 }
24
25 int fd = open(argv[1],O_RDONLY);
26 if(fd == -1){
27 perror("open error:");
28 exit(-1);
29 }
30 char buf[128];
31 while(1){
32 ret = read(fd,buf,sizeof(buf));
33 buf[ret] = 0;
34 printf("%s\n",buf);
35 }
36 close(fd);
37 return 0;
38 }
写端：
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <fcntl.h>
4 #include <unistd.h>
5 #include <string.h>
6 #include <sys/types.h>
7 #include <sys/stat.h>
8
9 int main(int argc,char *argv[])
10 {
11 if(argc < 2){
12 printf("./a.out filename\n");
13 exit(-1);
14 }
15
16 int ret;
17 ret = access(argv[1],F_OK);
18 if(ret == -1){
19 int r = mkfifo(argv[1],0664);
20 if(r == -1){
21 perror("mkfifo error:");
22 exit(-1);
23 }
24 }
25 int fd = open(argv[1],O_WRONLY);
26 if(fd == -1){
27 perror("open error:");
28 exit(-1);
29 }
30
31 char *buf = "hello,world";
32 while(1){
33 sleep(1);
34 ret = write(fd,buf,strlen(buf)+1);
35 }
36 close(fd);
37 return 0;
38 }