C语言程序 演示fork()和pipe()

C语言程序演示fork()和pipe()的使用攻略

什么是fork()和pipe()？

fork()是在Linux系统中用来创建新进程的系统调用函数。使用fork()函数可以创建出一个子进程，该子进程是父进程的一个副本，且会与父进程一同运行，但是有不同的pid和返回值。fork()函数被调用时，当前进程将会被复制一份，形成一个新的进程和父进程同步进行。新的进程中的数据和代码与父进程是完全独立的。

pipe()是在Linux系统中用来创建管道的函数。将多个命令连接起来，让前一个命令的输出作为下一个命令的输入，这称为管道。使用pipe()函数可以创建一个匿名管道（anonymous pipe），将父进程和子进程连接起来，让它们之间可以相互通信。

fork()函数的使用

下面是使用fork()函数的典型范式：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        printf("create child process failed.\n");
    } else if (pid == 0) {
        printf("I am in child process. pid=%d\n", getpid());
    } else {
        printf("I am in parent process. pid=%d, child's pid=%d\n", getpid(), pid);
    }
    return 0;
}

我们可以使用fork()函数创建一个子进程，该子进程是父进程的一个副本，但是有不同的pid和返回值。使用if语句判断是否创建子进程成功，子进程的pid为0，父进程的pid为子进程的pid。使用getpid()函数得到当前进程的pid。

下面是一个fork()函数的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t pid;
    char *msg;
    int i;
    printf("before fork\n");
    pid = fork();
    switch(pid) {
        case -1:
            printf("fork failed!\n");
            break;
        case 0:
            msg = "This is child process!\n";
            for (i=0; i<3; i++) {
                printf("child process: %d %s", i, msg);
            }
            break;
        default:
            msg = "This is parent process!\n";
            for (i=0; i<3; i++) {
                printf("parent process: %d %s", i, msg);
            }
            break;
    }
    return 0;
}

pipe()函数的使用

pipe()函数的原型如下：

int pipe(int fd[2]);

其中fd参数是一个长度为2的整型数组，分别表示管道的读取端和写入端。使用pipe()函数创建一个匿名管道用于父进程和子进程之间的通信。

下面是使用pipe()函数的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    int pfd[2];
    pid_t pid;
    if (pipe(pfd) < 0) {
        printf("pipe failed!\n");
        exit(1);
    }
    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        printf("create child process failed!\n");
        exit(1);
    } else if (pid == 0) {
        close(pfd[1]);
        while (read(pfd[0], buffer, BUFFER_SIZE) > 0) {
            printf("child process: %s", buffer);
        }
        close(pfd[0]);
        exit(0);
    } else {
        close(pfd[0]);
        strcpy(buffer, "Hello World!\n");
        write(pfd[1], buffer, strlen(buffer)+1);
        close(pfd[1]);
        exit(0);
    }
    return 0;
}

在该示例程序中，我们首先声明了一个1KB大小的缓冲区，然后定义了一个数组pfd用于存放管道的读取端和写入端。接着我们调用pipe()函数创建一个匿名管道，如果失败的话就退出程序。

接下来我们使用fork()函数创建一个子进程，如果失败的话就退出程序。在子进程中，首先关闭管道的写入端，然后使用read()函数读取管道中的内容，直到读取失败为止。每次读取成功后，输出对应的缓冲区内容。

在父进程中，首先关闭管道的读取端，然后将字符串"Hello World!"写入管道中，最后关闭管道的写入端。

运行该程序后，我们会发现子进程读取到了父进程写入的内容。