命名管道Linux实例

我们会对命名管道已知的所有问题及限制进行总结.

在一个程序中实现命名管道的创建与使用

此示例代码意在体现出命名管道与普通管道的区别，命名管道是以一个普通文件的形式出现的，包括三个文件，创建命名管道、写管道、读管道

1. 创建命名管道

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<unistd.h>

#include<fcntl.h>

int main(void){

char buf[80];

int fd;

unlink("zieckey_fifo");

mkfifo("zieckey_fifo",0777);}写命名管道代码

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<unistd.h>

#include<fcntl.h>

int main(void){

int fd;

char s[]="Hello!\n";

fd=open("zieckey_fifo",O_WRONLY);

while(1){

write(fd,s,sizeof(s));

sleep(1);}

return0;

}

读命名管道代码

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<unistd.h>

#include<fcntl.h>

int main(void){

int fd;

char buf[80];

fd = open("zieckey_fifo",O_RDONLY);

while(1){

read(fd,buf,sizeof(buf));

printf("%s\n",buf);

sleep(1); }

return0;

}

命名管道是由服务器端的进程建立的，管道的命名必须遵循特定的命名方法，就是 "\\.\pipe\管道名"，当作为客户端的进程要使用时，使用"\\计算机名\\pipe\管道名" 来打开使用，具体步骤如下:

服务端通过函数 CreateNamedPipe 创建一个命名管道的实例并返回用于今后操作的句柄，或为已存在的管道创建新的实例。 服务端侦听来自客户端的连接请求，该功能通过 ConnectNamedPipe 函数实现。 客户端通过函数 WaitNamedPipe 来等待管道的出现，如果在超时值变为零以前，有一个管道可以使用，则 WaitNamedPipe 将返回 True，并通过调用 CreateFile 或 CallNamedPipe 来呼叫对服务端的连接。 此时服务端将接受客户端的连接请求，成功建立连接，服务端 ConnectNamedPipe 返回 True 建立连接之后，客户端与服务器端即可通过 ReadFile 和 WriteFile，利用得到的管道文件句柄，彼此间进行信息交换。 当客户端与服务端的通信结束，客户端调用 CloseFile，服务端接着调用 DisconnectNamedPipe。最后调用函数CloseHandle来关闭该管道。 由于命名管道使用时作为客户端的程序必须知道管道的名称，所以更多的用在同一"作者"编写的服务器/工作站程序中，你不可能随便找出一个程序来要求它和你写的程序来通过命名管道通信。而匿名管道的使用则完全不同，它允许你和完全不相干的进程通信，条件是这个进程通过控制台"console"来输入输出，典型的例子是老的 Dos 应用程序，它们在运行时 Windows 为它们开了个 Dos 窗口，它们的输入输出就是 console 方式的。还有一些标准的 Win32 程序也使用控制台输入输出，如果在 Win32 编程中不想使用图形界面，你照样可以使用 AllocConsole 得到一个控制台，然后通过 GetStdHandle 得到输入或输出句柄，再通过 WriteConsole 或 WriteFile 把结果输出到控制台(通常是一个象 Dos 窗口)的屏幕上。虽然这些程序看起来象 Dos 程序，但它们是不折不扣的 Win32 程序，如果你在纯 Dos 下使用，就会显示"The program must run under Windows!"。

一个控制台有三个句柄:标准输入、标准输出和和标准错误句柄，标准输入、标准输出句柄是可以重新定向的，你可以用匿名管道来代替它，这样一来，你可以在管道的另一端用别的进程来接收或输入，而控制台一方并没有感到什么不同，就象 Dos 下的 > 或者 < 可以重新定向输出或输入一样。通常控制台程序的输入输出如下:

(控制台进程output) write ----> 标准输出设备(一般是屏幕)

(控制台进程input) read <---- 标准输入设备(一般是键盘)

而用管道代替后:

(作为子进程的控制台进程output) write ----> 管道1 ----> read (父进程)

(作为子进程的控制台进程input) read <----> 管道2 <---- write (父进程)

使用匿名管道的步骤如下:

使用 CreatePipe 建立两个管道，得到管道句柄，一个用来输入，一个用来输出 准备执行控制台子进程，首先使用 GetStartupInfo 得到 StartupInfo 使用第一个管道句柄代替 StartupInfo 中的 hStdInput，第二个代替 hStdOutput、hStdError，即标准输入、输出、错误句柄 使用 CreateProcess 执行子进程，这样建立的子进程输入和输出就被定向到管道中 父进程通过 ReadFile 读第二个管道来获得子进程的输出，通过 WriteFile 写第一个管道来将输入写到子进程 父进程可以通过 PeekNamedPipe 来查询子进程有没有输出 子进程结束后，要通过 CloseHandle 来关闭两个管道。 下面是具体的说明和定义:

1. 建立匿名管道使用 CreatePipe 原形如下:

BOOL CreatePipe(

PHANDLE hReadPipe, // address of variable for read handle

PHANDLE hWritePipe, // address of variable for write handle

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpPipeAttributes, // pointer to security attributes

DWORD nSize // number of bytes reserved for pipe

);

当管道建立后，结构中指向的 hReadPipe 和 hWritePipe 可用来读写管道，当然由于匿名管道是单向的，你只能使用其中的一个句柄，参数中的 SECURITY_ATTRIBUTES 的结构必须填写，定义如下:

typedef struct_SECURITY_ATTRIBUTES{

DWORD nLength: //定义以字节为单位的此结构的长度

LPVOID lpSecurityDescriptor; //指向控制这个对象共享的安全描述符,如果为NULL这个对象将被分配一个缺省的安全描述

BOOL bInheritHandle; //当一个新过程被创建时,定义其返回是否是继承的.供系统API函数使用.

}SECURITY_ATTRIBUTES;

2. 填写创建子进程用的 STARTUPINFO 结构，一般我们可以先用 GetStartupInfo 来填写一个缺省的结构，然后改动我们用得到的地方，它们是:

hStdInput -- 用其中一个管道的 hWritePipe 代替 hStdOutput、hStdError -- 用另一个管道的 hReadPipe 代替 dwFlags -- 设置为 STARTF_USESTDHANDLES or STARTF_USESHOWWINDOW 表示输入输出句柄及 wShowWindow 字段有效 wShowWindow -- 设置为 SW_HIDE，这样子进程执行时不显示窗口。 填写好以后，就可以用 CreateProcess 来执行子进程了，具体有关执行子进程的操作可以参考上一篇教程《进程控制》

3. 在程序中可以用 PeekNamedPipe 查询子进程有没有输出，原形如下:

BOOL PeekNamedPipe(

HANDLE hNamedPipe, // handle to pipe to copy from

LPVOID lpBuffer, // pointer to data buffer

DWORD nBufferSize, // size, in bytes, of data buffer

LPDWORD lpBytesRead, // pointer to number of bytes read

LPDWORD lpTotalBytesAvail, // pointer to total number of bytes available

LPDWORD lpBytesLeftThisMessage // pointer to unread bytes in this message

);

我们可以将尝试读取 nBuffersize 大小的数据，然后可以通过返回的 BytesRead 得到管道中有多少数据，如果不等于零，则表示有数据可以读取。

4. 用 ReadFile 和 WriteFile 来读写管道，它们的参数是完全一样的，原形如下:

ReadFile or WriteFile(

HANDLE hFile, // handle of file to read 在这里使用管道句柄

LPVOID lpBuffer, // address of buffer that receives data 缓冲区地址

DWORD nNumberOfBytesToRead, // number of bytes to read 准备读写的字节数

LPDWORD lpNumberOfBytesRead, // address of number of bytes read，实际读到的或写入的字节数

LPOVERLAPPED lpOverlapped // address of structure for data 在这里用 NULL

);

5. 用 CloseHandle 关闭管道一和管道二的 hReadPipe和 hWritePipe 这四个句柄。

下面给出了一个例子程序，这个程序是上篇教程《进程控制》的例子的扩充，如果你对有的 api 感到陌生的话，请先阅读上一篇教程。