C 语言编程 — 管道（Pipe）

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• Linux 的管道指令
• C 语言的匿名管道
• 命名管道
• 匿名管道和命名管道的区别
• 参考文档

Linux 的管道指令

如果你熟悉 Linux，那么你对管道应该不会感到陌生，我们经常会使用 “|” 来使用管道。但是管道的真正定义是什么呢？

• 管道是一个进程连接数据流到另一个进程的通道，它通常用作把一个进程的输出通过管道连接到另一个进程的输入。

例如：ls -l | grep string。

C 语言的匿名管道

C 语言的匿名管道 pipe() 定义在头文件 unistd.h 中。

int pipe(filedes[2]);

• filedes[2]：用于接收 pipe 返回的两个文件描述符：filedes[0] 为读管道、filedes[1] 诶写管道。
• 返回值：成功返回 0，失败返回 -1，并设置了 errno。

匿名管道实质上是一个先进先出（FIFO）的队列：filedes[0] 是队头（front），filedes[1] 则作为队尾（rear）。pipe() 创建的管道，本质是一个内核缓冲区，该缓冲区的大小一般为一页，即 4K 字节。

命名管道

通过匿名管道来在进程之间传递数据存在一个缺陷，就是这些进程都由一个共同的父进程启动，这不便于我们在不相关的两个进程之前交换数据，所以 C 语言进入了 “命名管道”，用于解决不相关进程间的通信问题；

命名管道也被称为 “FIFO 文件”，它是一种特殊类型的文件，在文件系统中以文件名的形式存在，它的行为与匿名管道类似。因为在 Linux 中一切皆文件，所以命名管道的使用与文件的操作方式基本一致，可以在命令行中使用。

可以使用以下两个函数之一来创建一个命名管道：

1. 头文件 sys/types.h、sys/stat.h 中定义的：

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);
int mknod(const char *filename, mode_t mode | S_IFIFO, (dev_t)0);

这两个函数都能创建一个 FIFO 文件，注意，是真的创建了一个真实存在于文件系统中的文件，filename 指定了文件名，而 mode 则指定了文件的读写权限。

2. 可以直接在 Shell 中使用命令 mkfifo、mknod 来创建一个 FIFO 文件：

$ mkfifo fifo_file
$ mknod fifo_file p

匿名管道和命名管道的区别

使用匿名管道，通信的进程之间需要一个父子关系，通信的两个进程一定是由一个共同的祖先进程启动，匿名管道没数据交叉的问题；

使用命名管道的两个进程可不存在 “血缘” 关系，但为了保证数据的安全，我们很多时候要采用阻塞的 FIFO，让写操作变成原子操作；

参考文档

https://www.zfl9.com/c-ipc-pipe.html

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