(转)关于pipe()的详细解析

kevintz 2000.8.23
int pipe(int fd[2])函数在内核生成一个管道，如图。返回的
fd[0]描述符用于从管道读内容，fd[1]用于向管道写。
---------------------
fd[0]---------------------
读的时候，如果管道没数据，读进程阻塞。如果写的时候管道满，
写进程阻塞。可以把fd[0], fd[1]设成是非阻塞，在上面的阻塞情形，
不再阻塞进程，立刻返回。
管道的某一端只能是只读或只写，如果向fd[0]写和向fd[1]读都会
出错，返回-1。
另外，fork()调用生成的子进程和原来的父进程是共用这条管道的，
并不是又生成另一条管道。如图所示：
+------------------------+
| |
------------- +- ----------- 父 | fd[0] || fd[0] | 子
| | ----------- | | | |
| fd[1] |------------------------+ +--- | fd[1] |
| ........ | | ..... |
而且对于子进程来说，fd[0]也是用于只读，fd[1]也是用于写，因为
它们的指向和父进程里是一样的。
下面来分析一下网友startrek写的程序，并分析为何出错。
int main(){
int fd[2];
char buf[200],len;
int status;
if(pipe(fd)==0){
if(fork()==0){
len=read(fd[0],buf,sizeof(buf));
buf[len]=0;
printf("[Child]:%s\n",buf);
sprintf(buf,"answer from child");
write(fd[1],buf,strlen(buf));
}
else{
sprintf(buf,"string from parent");
write(fd[1],buf,strlen(buf));
sleep(2);
len=read(fd[0],buf,sizeof(buf)); // ***
buf[len]=0;
printf("[Parent]:%s\n",buf);
}
}
wait(&status);
}
[情况1]
如果注释掉sleep(2);这一句，父进程就会接收自己传给子进程的
字符串，显示
[Parent]:string from parent
而子进程就因为无数据读而阻塞。这说明父进程和子进程之间只有
一条管道队列进行双向传输，父进程读取数据后管道为空，所以子
进程阻塞。
kevintz分析：其实这个结果是正确的。原因如下：去掉sleep(2)后，当父进
程写fd[1]后，继续运行read(..)，所以父进程把自己写进去的东西读
了出来。而到子进程运行时，就因为没数据读而阻塞了。注意：管道
只能是单向传输的！
[情况2]
但如果将标有***的一句改为
len=read(fd[1],buf,sizeof(buf))，而sleep(2);不注释，就会有
下面奇怪的显示结果：
[Child]:string from parent
[Parent]:string from parent
按道理说在子进程退出后，管道中应该只有"answer from child"。
kevintz分析：这个结果也是正确的。其实子进程是已经读到了父进程的内容，
而且已经写回了管道里。不过因为不论是父进程还是子进程对fd[1]读，
都是出错的，返回-1，而buf里的东西还是sprintf进去的东西，没变。
反而buf[len]就是buf[-1]=0这句有潜在的危险。然后你把buf打印，所
以还是原来的内容。管道的某一端都只能是只读或只写的！
[情况3]
和情况2相同，在最后加3行，即父进程使用fd[0]进行read，其
显示结果为
[Child]:string from parent
[Parent]:string from parent
[Parent]:answer from child
kevintz分析：这个例子就正好做了情况2的解析。说明子进程的确收到了父进程
的信息，而且写回了管道，而父进程应该用read(fd[0]...)来读的，所
以读到了子进程写回的信息。
[情况4]
如果一开始父进程多传一个串"string 2 from parent"，其结果
就更复杂。
kevintz分析：呵呵:)，多传一个串，结果慢慢去分析吧................
总结：
其实这种通信，应该用两条管道来形成一个双向的交流管道，而不应该用一
条管道。
当然你可以用信号量来同步管道的使用，但太复杂，而且不实际。双向管道
可以这样实现。
int main()
{
int fd1[2],fd2[2],len;
char buf[128];
int status;
pipe(fd1);
pipe(fd2);
if( fork() == 0)
{
close(fd1[0]);
close(fd2[1]);
len=read(fd2[0], buf, 128);
buf[len]=0;
printf("[Child]:%s\n",buf);
sprintf(buf,"answer from child");
write(fd1[1], buf, strlen(buf));
close(fd2[0]);
close(fd1[1]);
}
else
{
close(fd1[1]);
close(fd2[0]);
sprintf(buf, "Hello from parent");
write(fd2[1], buf, strlen(buf));
len=read(fd1[0],buf,sizeof(buf));
buf[len]=0;
printf("[Parent]:%s\n",buf);
close(fd1[0]);
close(fd2[1]);
}
wait(&status);
exit(0);
}
--
※ 修改:．kevintz 于 Aug 23 11:08:13 修改本文．[FROM: 61.140.71.100]