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pipe函数详解

2020-03-28  XeonGate

https://blog.csdn.net/judgejames/article/details/84256340

pipe函数可用于创建一个管道,以实现进程间的通信。

pipe函数的定义如下:

  1. #include<unistd.h>
  2. int pipe(int fd[2]);

        pipe函数定义中的fd参数是一个大小为2的一个数组类型的指针。该函数成功时返回0,并将一对打开的文件描述符值填入fd参数指向的数组。失败时返回 -1并设置errno。

        通过pipe函数创建的这两个文件描述符 fd[0] 和 fd[1] 分别构成管道的两端,往 fd[1] 写入的数据可以从 fd[0] 读出。并且 fd[1] 一端只能进行写操作,fd[0] 一端只能进行读操作,不能反过来使用。要实现双向数据传输,可以使用两个管道。

        默认情况下,这一对文件描述符都是阻塞的。此时,如果我们用read系统调用来读取一个空的管道,则read将被阻塞,知道管道内有数据可读;如果我们用write系统调用往一个满的管道中写数据,则write也将被阻塞,直到管道有足够的空闲空间可用(read读取数据后管道中将清除读走的数据)。当然,用户可自行将 fd[0] 和 fd[1] 设置为非阻塞的。

        如果管道的写端文件描述符 fd[1] 的引用计数减少至0,即没有任何进程需要往管道中写入数据,则对该管道的读端文件描述符 fd[0] 的read操作将返回0(管道内不存在数据的情况),即读到了文件结束标记(EOF,End Of File);反之,如果管道的读端文件描述符 fd[0] 的引用计数减少至0,即没有任何进程需要从管道读取数据,则针对该管道的写端文件描述符 fd[1] 的write操作将失败,并引发SIGPIPE信号(往读端被关闭的管道或socket连接中写数据)。

        管道内部传输的数据是字节流,这和TCP字节流的概念相同。但它们又存在细微的差别。应用层程序能往一个TCP连接中写入多少字节的数据,取决于对方接受窗口的大小和本端的拥塞窗口的大小。而管道的话本身拥有一个容量限制,它规定如果管道的写端应用程序不将管道中数据读走的话,该管道最多还能被写入多少字节的数据。管道容量的大小默认是65536字节。我们也可以使用fcntl函数来修改管道容量。

        此外,socket 的基础 API 中有一个socketpair 函数。它能够方便地创建双向管道。其函数定义如下:

  1. #include<sys/types.h>
  2. #include<sys/socket.h>
  3. int socketpair(int domain, int type, int protocol, int fd[2]);

        socketpair 前三个参数的含义和 socket 系统调用的三个参数完全相同,但domain只能使用 UNIX本地域协议族AF_UNIX,因为对于双向管道我们只能在本地使用。最后一个参数和 pipe系统调用的参数一样,只不过 socket系统调用创建的这一对文件描述符即使可读的也是可写的。

        socketpair函数执行成功返回0,失败返回 -1并设置errno。

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