仿寫 | 的實作
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- 關于IPC
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- 為什麼需要IPC？
- IPC的方法？
- 關于管道
- 關于 " | "
- pipe實作 " | "
關于IPC
IPC，即Inter-Process Communication(
程序間通信
)。
我們都知道，程序是一段程式的執行過程，是系統程序資源配置設定和排程的基本機關。
那麼為什麼要引入程序間通信呢？或者說，程序間通信能帶來哪些好處？
為什麼需要IPC？
- 資料傳輸
- 共享資料
- 通知事件
- 資源共享
- 程序控制
上面幾點都很好了解，我們可以着重看一下最後一點：程序控制。
有一些程序希望能夠完全控制另一個程序的執行（比如
Debug
程序），此時控制程序希望能夠攔截到另一程序的所有異常，并能夠及時知道它的狀态改變。
這一點，相信程式設計過的大家都很有體會吧，我們在寫完一段代碼，調試程式的時候，
打斷點
、
分步執行
、
進入執行
、
跳出執行
等等，每執行一步，我們可以通過螢幕、或者檢視記憶體中的資料來檢查程式是否按照我們預想的那樣執行，進而發現錯誤，修正錯誤。
如果沒有程序間通信的話，程序與程序之間你執行你的，我執行我的，井水不犯河水，那麼，如何實作調試的功能呢？
IPC的方法？
- 無名管道（pipe）
- 有名管道（fifo）
- 共享記憶體
- 消息隊列
- 信号量
- Socket
今天介紹的重點就是無名管道–
pipe
。
關于管道
我們都知道每個程序都有自己的4G虛拟位址空間
對于每個程序來說，3G的使用者空間是獨有的，1G的核心空間是共享的。
基于此，管道
本質上就是核心空間中的一塊緩存
。
對于無名管道而言：
- 必須在關系程序中程序（父子程序或兄弟程序）；
- 由
pipe
函數原型：
#include <unistd.h>
int pipe(int fields[2])
其中的
fields
是我們傳入的數組，也是一個傳出參數。
fields[0]
是讀端；
fields[1]
是寫端。
對于命名管道而言：
- 沒有任何關系的程序間也可以通信；
- 通過
mkfifo
關于 " | "
在Linux系統中，" | " 就代表了管道。
比如說我們想通過檢視Linux系統中的使用者資訊：
cat /etc/passwd
：
我們會看到非常多的資訊。
此時，我隻想看
root
使用者的資訊，該怎麼做呢？
cat /etc/passwd | grep root
：
對于該指令的解讀是：
pipe實作 " | "
通過對上面指令的解讀，我們會發現，需要兩個子程序，分别做
cat
和
grep
的工作，然後将
cat
的執行結果寫入管道，
grep
從管道中讀取内容并且過濾。
注意：
我們通過前面指令可以看到：
cat
的執行結果是預設輸出到螢幕（标準輸出）的，而
grep
的預設讀取也是标準輸入。
是以，我們為了實作通信，需要将标準輸入和标準輸出進行重定向（使用
dup2()
）。
代碼如下：
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <wait.h>
char *cmd1[3] = {"/bin/cat", "/etc/passwd", NULL};
char *cmd2[3] = {"/bin/grep", "root", NULL};
int main()
{
int fd[2];
if (pipe(fd) < 0)
{
perror("pipe error");
exit(1);
}
int i = 0;
pid_t pid;
for (; i < 2; i++)
{
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error");
exit(1);
}
else if (pid == 0) // child process
{
if (i == 0) // 第一個子程序，負責向管道寫入資料
{
// 關閉讀端
close(fd[0]);
// 将标準輸出重定向到管道的寫端
// 下面指令執行的結果會寫入到管道中
// 而不是輸出到螢幕
if (dup2(fd[1], STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO)
{
perror("dup2 error");
}
close(fd[1]);
// 調用exec函數執行cat指令
if (execvp(cmd1[0], cmd1) < 0)
{
perror("execvp error");
exit(1);
}
break;
}
if (i == 1) // 第二個子程序，負責從管道讀取資料
{
// 關閉寫端
close(fd[1]);
/*
* 将标準輸入重定向到管道的讀端
* 下面指令grep的執行是從管道的讀端
* 讀取内容，而不是從标準輸入讀取
*/
if (dup2(fd[0], STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO)
{
perror("dup2 error");
exit(1);
}
close(fd[0]);
// 調用exec函數執行grep指令
if (execvp(cmd2[0], cmd2) < 0)
{
perror("execvp error");
exit(1);
}
break;
}
}
else // parent process
{
if (i == 1)
{
// 父程序要等到子程序全部建立完畢才會去回收
close(fd[0]);
close(fd[1]);
wait(0);
wait(0);
}
}
}
exit(0);
}
運作結果對比：