从 C 语言中的管道读取数据
Jinku Hu
2023年10月12日
本文将演示有关如何从 C 语言中的管道读取的多种方法。
使用 pipe 和 read 系统调用在 C 语言中从管道中读取数据
管道是基于 UNIX 的系统中的进程间通信（IPC）原语的变体之一。它提供了一个单向通信通道，即两个进程之间的字节流，并且数据在一个方向上顺序移动。pipe 系统调用用于创建管道并获取其读取和写入端的文件描述符。注意，我们可以使用普通的 I/O 函数 read 和 write 对管道描述符进行操作。pipe 系统调用采用包含两个元素的 int 数组，成功调用将返回两个文件描述符，分别表示第一个-读取和第二个-写入结束。请注意，写入管道的数据会在内核中进行缓冲，直到读取器检索到给定的字节为止。
在下面的示例中，我们演示了在父进程和子进程之间进行通信的管道的基本用法。首先，我们创建一个管道并将其描述符存储在 pipe_fd 数组中。接下来，我们在 switch 语句表达式中调用 fork，并在情况 0 下包含子进程的代码块。另一方面，default 情况将由父进程执行。
请注意，父级将写入从命令行参数中检索到的字符串，然后等待子级终止。同时，子进程从管道读取，并将读取的字节打印到控制台。子进程和父进程都关闭管道的一端，因为子进程继承了 fork 上父进程的文件描述符。最后，在读取发送的字节之后，子进程关闭管道的读取端，并以 exit 调用终止。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
enum { BUF_SIZE = 4096 };
int main(int argc, char *argv[]) {
int pipe_fd[2];
char buf[BUF_SIZE];
ssize_t numRead;
if (argc != 2) {
fprintf(stderr, "Usage: %s string\n", argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (pipe(pipe_fd) == -1) {
perror("pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
switch (fork()) {
case -1:
perror("fork");
exit(EXIT_FAILURE);
case 0:
if (close(pipe_fd[1]) == -1) {
perror("close - parent");
exit(EXIT_FAILURE);
}
sleep(3);
numRead = read(pipe_fd[0], buf, BUF_SIZE);
write(STDOUT_FILENO, buf, numRead);
write(STDOUT_FILENO, "\n", 1);
if (close(pipe_fd[0]) == -1) {
perror("close");
exit(EXIT_FAILURE);
}
_exit(EXIT_SUCCESS);
default:
if (close(pipe_fd[0]) == -1) {
perror("close - parent");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (write(pipe_fd[1], argv[1], strlen(argv[1])) != strlen(argv[1])) {
perror("write - partial/failed write");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (close(pipe_fd[1]) == -1) {
perror("close");
exit(EXIT_FAILURE);
}
wait(NULL);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
}
在 C 语言中使用 while 循环从管道中读取数据
先前的示例代码有一个欺骗性的错误，该错误可能导致子进程中的部分读取。read 调用返回的数据可能少于管道中的数据，因此在此示例中调用一个 read 调用将是错误的。幸运的是，read 函数返回读取的字节数，我们可以实现一个循环，以用尽管道中的数据，如下一个代码示例所示。请注意，管道具有固定的容量，如果达到最大值，则写操作将阻塞，直到读取器检索到一些数据为止。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
enum { BUF_SIZE = 4096 };
int main(int argc, char *argv[]) {
int pipe_fd[2];
char buf[BUF_SIZE];
ssize_t numRead;
if (argc != 2) {
fprintf(stderr, "Usage: %s string\n", argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (pipe(pipe_fd) == -1) {
perror("pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
switch (fork()) {
case -1:
perror("fork");
exit(EXIT_FAILURE);
case 0:
if (close(pipe_fd[1]) == -1) {
perror("close - parent");
exit(EXIT_FAILURE);
}
while (1) {
numRead = read(pipe_fd[0], buf, BUF_SIZE);
if (numRead == -1) {
perror("read");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (numRead == 0) break;
if (write(STDOUT_FILENO, buf, numRead) != numRead) {
perror("write - partial/failed write");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
write(STDOUT_FILENO, "\n", 1);
if (close(pipe_fd[0]) == -1) {
perror("close");
exit(EXIT_FAILURE);
}
_exit(EXIT_SUCCESS);
default:
if (close(pipe_fd[0]) == -1) {
perror("close - parent");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (write(pipe_fd[1], argv[1], strlen(argv[1])) != strlen(argv[1])) {
perror("write - partial/failed write");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (close(pipe_fd[1]) == -1) {
perror("close");
exit(EXIT_FAILURE);
}
wait(NULL);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
}
