管道
1 使用信号进行通信
进程之间使用“信号”进行通信的优缺点
优点：简单
缺点：传递的信息有限，
只能传递一个简单的“信号值”
解决方案：
使用“管道”进行进程间通信。
注: 进程间通信，简称“IPC”
2 什么是管道
IPC 有多种方式, 管道是IPC的最基本的方式.
管道是“半双工”的，即是单向的。
管道是FIFO（先进先出）的。
单进程中的管道：
int fd[2]
使用文件描述符fd[1], 向管道写数据
使用文件描述符fd[0], 从管道读数据
fd[0]
用户进程
fd[1]
用户进程
fd[1]
fd[0]
读
写
管道
内核
注：单进程中的管道无实际用处
管道用于多进程间通信。
3 管道的创建
使用pipe系统调用
用法：见 man 2 pipe
返回值：
成功：返回 0
失败：返回 -1
注意：获取两个“文件描述符”
分别对应管道的读端和写端。
fd[0]: 是管道的读端
fd[1]: 是管道的写端
如果对fd[0]进行写操作，对fd[1]进行读操作，可能导致不可预期的错误。
4 管道的使用
实例1：单进程使用管道进行通信
main1. c
注意：创建管道后，获得该管道的两个文件描述符，
不需要普通文件操作中的open操作
如图：
实例2：多进程使用管道进行通信
main2.c
注意：创建管道之后，再创建子进程，此时一共有4个文件描述符。
4个端口，父子进程分别有一个读端口和一个写端口
向任意一个写端口写数据，即可从任意一个读端口获取数据。
如图：
实例3：子进程使用exec启动新程序时管道的使用
main3.c
有程序P1, P2
使用管道进行通信
P1由用户输入一个字符串，然后把该字符串发给p2
P2接收到以后，把该字符串打印出来
P1:
创建管道
创建子进程
在子进程中用exec替换成p2，
（在使用exec 时，把管道的读端作为exec的参数）
在父进程中，获取用户的输入，然后把所输入的字符串发送给p2
(即，父进程把字符串写入管道)
P2:
从参数中获取管道的读端（参数即为p2的main函数的参数）
读管道
把读到的字符串打印出来
难点：子进程使用exec启动新程序运行后，
新进程能够使用原来子进程的管道（因为exec能共享原来的文件描述符）
但问题是新进程并不知道原来的文件描述符是多少！
解决方案：
把子进程中的管道文件描述符，用exec的参数传递给新进程。
实例4：关闭管道的读端/写端
管道关闭后的读操作：
问题：
对管道进行read时，如果管道中已经没有数据了，此时读操作将被“阻塞”。
如果此时管道的写端已经被close了，则写操作将可能被一直阻塞！
而此时的阻塞已经没有任何意义了。（因为管道的写端已经被关闭，即不会再写入数据了）
解决方案：
如果不准备再向管道写入数据，则把该管道的所有写端都关闭，
则，此时再对该管道read时，就会返回0，而不再阻塞该读操作。（管道的特性）
注意，这是管道的特性。
如果有多个写端口，而只关闭了一个写端，那么无数据时读操作仍将被阻塞。
实际实现方式：
父子进程各有一个管道的读端和写端；
把父进程的读端（或写端）关闭；
把子进程的写端（或读端）关闭；
使这个“4端口”管道变成单向的“2端口”管道，如图：
代码：main4.c
(改写main2.c)
把父进程的写操作注释掉，此时子进程的读操作将被一直阻塞
把父进程的写操作注释掉，并close父进程的写端
此时子进程的读操作将将被阻塞。
把父进程的写操作注释掉，并把父子进程的写端都close
此时子进程读操作将直接返回0，而不再阻塞。
最终实现方案：
关闭父进程的读端，关闭子进程的写端。
当父进程不再发送数据时，就关闭本进程的写端。
练习：创建一个子进程
父进程通过管道向子进程发送数据（字符串）
该字符串由用户输入。
当用户输入”exit”时, 就不再向子进程发送数据，并关闭该端的管道。
子进程从管道读取数据，并输出。
直到父进程关闭了管道的写端。
练习：main5.c
创建一个子进程
父进程：
循环等待用户输入，
用户每输入一个单词后，就把该单词用管道发送给子进程，
直到用户输入exit。
子进程：
每收到一个单词后，就打印输出
直到用户在父进程中结束输入。
实例5 把管道作为标准输入和标准输出
把管道作为标准输入和标准输出的优点：
子进程使用exec启动新程序时，就不需要再把管道的文件描述符传递给新程序了。
可以直接使用使用标准输入（或标准输出）的程序。
比如 od –c （统计字符个数，结果为八进制）
实现原理：
使用dup复制文件描述符
用exec启动新程序后，原进程中已打开的文件描述符仍保持打开，
即可以共享原进程中的文件描述符。
代码：main6.c (修改main3.c)
注意：dup的用法
dup复制文件描述符，
返回的新文件描述符和被复制的文件描述符，指向同一个文件或管道
5 使用popen/pclose
popen的作用：
用来在两个程序之间传递数据:
在程序A中使用popen调用程序B时，有两种用法：
程序A读取程序B的输出（使用fread读取）
程序A发送数据给程序B，以作为程序B的标准输入。（使用fwrite写入）
用法：man popen
返回值：成功，返回FILE*
失败， 返回空
实例1: 读取外部程序的输出
main7.c
实例2：把输出写到外部程序
main8.c
popen的原理：
先使用fork创建一个子进程，
然后在子进程中使用exec执行指定外部程序，并返回一个文件指针FILE*给父进程。
当使用”r”时，该FILE指向外部程序的标准输出
当使用”w”时，该FILE指向外部程序的标准输入。
popen的优缺点：
优点：可以使用shell扩展（比如命令中可以使用通配符）
使用方便。
缺点：每调用一次popen, 将要启动两个进程(shell和被指定的程序)，
资源消耗大。
如果所有管道写端对应的文件描述符被关闭，则read返回0
如果所有管道读端对应的文件描述符被关闭，则write操作会产生信号SIGPIPE