对shell有一定了解的人都知道,管道和重定向是 Linux 中非常实用的 IPC 机制。
在shell中,我们通常使用符合‘|’来表示管道,符号‘>’和‘<’表示重定向。
那么管道和重定向的真实含义(定义)又是什么呢?
管道
管道的定义
管道就是一个进程与另一个进程之间通信的通道,它通常是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。
它是半双工运作的,想要同时双向传输需要使用两个管道。
管道又可以分为匿名管道和命名管道,而shell中使用到的是匿名管道,所以本文仅描述匿名管道。
例如命令ls | grep main.c,使用了管道来连接了两条命令来执行,能够快速地让我们知道当前目录下是否有 main.c 文件。
管道的本质是内存中的缓冲区,可以看作是打开到内存中的文件。
所以需要使用两个文件描述符来索引它,一个表示读端,一个表示写端。
并且规定,数据只能从读端读取、只能往写端写入。
创建管道
使用函数pipe()可以创建匿名管道,需要包含头文件 unistd.h,示例代码:
- int fd[2];
- pipe(fd);
首先创建一个 2 个元素的整型数组,然后将该数组作为pipe()的参数,pipe()执行成功后,数组元素 fd[0]的值就会变成所创建的管道的读端的文件描述符,fd[1]就会变成写端的文件描述符。
至此管道就算创建成功了。
把管道作为标准输入输出
管道创建成功后,就可以直接使用 read()和 write()函数对管道进行数据的读写。
而因为shell中都是使用标准输入输出对管道进行读写的,例如ls | grep main.c就是将 ls 的标准输出写到了管道写端,而 grep 的标准输入则从管道读端读取,所以本文也只描述此方法。
示例代码如下:
- int fd[2];
- pipe(fd);
- pid=fork();
- if(0==pid) //execute next command in child process
- {
- dup2(fd[0],0);//redirect standard input to pipe(read)
- close(fd[0]);
- close(fd[1]);
- if(0!=execvp(cmd0[0],cmd0))
- printf("No such command!\n");
- exit(EXIT_SUCCESS);
- }
- else //execute current command in current process
- {
- dup2(fd[1],1);//redirect standard output to pipe(write)
- close(fd[0]);
- close(fd[1]);
- if(0!=execvp(cmd1[0],cmd1))
- printf("No such command!\n");
- exit(EXIT_SUCCESS);
- }
文件描述符,本质是非负整数,通常是小整数;它是一个索引,通过该索引可以找到对应的文件。
例如,标准输入、标准输出、标准错误的文件描述符默认是 0、1、2 。当进程需要从标准输入中读取数据时,就会通过 0 索引找到标准输入所对应的内存缓冲区来读取数据。
需要注意的是,调用 exec 族函数并不会把管道这种 IPC 资源覆盖或者重新初始化。文件重定向
文件重定向
其实与上面管道重定向到标准输入输出很类似,甚至可以直接采用上面所说的方法来实现。但是此处将讲述一种更加简洁的方法实现。
实例代码如下:
- char fileName[20]="out.txt";
- freopen(fileName,"w",stdout);//redirect stdout to fileName
以上两行简单的代码就实现了,将该进程的标准输出重定向到了文件 out.txt ,甚至一行就可以实现。
执行以上代码后,当前进程的所有标准输出,也就是 printf()之类的输出全都会被写到文件 out.txt,显示屏将不会有输出。
而将进程的标准输入重定向到文件 in.txt 的代码如下:
- char fileName[20]="in.txt";
- freopen(fileName,"r",stdin);//redirect stdin to fileName
其中的核心函数就是freopen():
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