翻譯整理自 http://unixwiz.net/techtips/remap-pipe-fds.html
在UNIX中畦贸，通過pipe()可以創(chuàng)建一對(duì)單向的pipe descriptors陨闹；通過fork()可以創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程（即創(chuàng)建一個(gè)當(dāng)前進(jìn)程的“鏡像”），兩者初始時(shí)狀態(tài)相同薄坏，執(zhí)行互不干擾趋厉。利用這兩點(diǎn)，我們可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交互胶坠，進(jìn)而可以將一個(gè)進(jìn)程的幾個(gè)standard POSIX file通過dup2()函數(shù)被自定義的pipe所映射觅廓。這里主要介紹該實(shí)現(xiàn)原理和幾個(gè)注意點(diǎn)以避免descriptor之間產(chǎn)生沖突引起的I/O errors。
UNIX Pipes
pipe(int fd[2])函數(shù)可得到兩個(gè)file descriptors形成一個(gè)單向的pipe涵但，fd[0]固定為讀端杈绸，fd[1]固定為寫端。
通常pipe作為進(jìn)程間的讀寫通道矮瘟，并不會(huì)用在單獨(dú)的一個(gè)進(jìn)程中瞳脓。
The "usual" way
UNIX pipe由一對(duì)file descriptors組成造挽，即一端寫汤徽，一端讀。對(duì)于單進(jìn)程來說并沒有意義厌漂，但可以作為多個(gè)進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)通道哨啃，由于UNIX pipe是單向的烧栋，所以在數(shù)據(jù)交換時(shí)常會(huì)用到多個(gè)pipe。例如兩個(gè)進(jìn)程之間需要完成數(shù)據(jù)的交互拳球，那么就需要兩個(gè)pipe审姓，即四個(gè)file descriptors。
使用舉例如下：
...
int writepipe[2] = {-1,-1}, /* parent -> child */
readpipe [2] = {-1,-1}; /* child -> parent */
pid_t childpid;
/*------------------------------------------------------------------------
* CREATE THE PAIR OF PIPES
*
* Pipes have two ends but just one direction: to get a two-way
* conversation you need two pipes. It's an error if we cannot make
* them both, and we define these macros for easy reference.
*/
writepipe[0] = -1;
if ( pipe(readpipe) < 0 || pipe(writepipe) < 0 )
{
/* FATAL: cannot create pipe */
/* close readpipe[0] & [1] if necessary */
}
#define PARENT_READ readpipe[0]
#define CHILD_WRITE readpipe[1]
#define CHILD_READ writepipe[0]
#define PARENT_WRITE writepipe[1]
if ( (childpid = fork()) < 0)
{
/* FATAL: cannot fork child */
}
else if ( childpid == 0 ) /* in the child */
{
close(PARENT_WRITE);
close(PARENT_READ);
dup2(CHILD_READ, 0); close(CHILD_READ);
dup2(CHILD_WRITE, 1); close(CHILD_WRITE);
/* do child stuff */
}
else /* in the parent */
{
close(CHILD_READ);
close(CHILD_WRITE);
/* do parent stuff */
}
descriptors崩潰
在pipe(fd)執(zhí)行時(shí)祝峻，通常會(huì)為fd分配兩個(gè)當(dāng)前最小且可用的值作為文件描述符放入fd[2]數(shù)組魔吐；正常情況下不會(huì)造成問題扎筒，但如果恰好此時(shí)FD#0和#1（stdin, stdout）均可用且在該狀態(tài)下是最小的，那么這兩個(gè)描述符會(huì)被分配到fd中酬姆。此時(shí)嗜桌，若進(jìn)行上述的dup2操作，會(huì)產(chǎn)生矛盾辞色，先看下面一段代碼：
#define PARENT_READ pipe1[0] /* fd#0 */
#define CHILD_WRITE pipe1[1] /* fd#1 */
#define CHILD_READ pipe2[0] /* fd#2 */
#define PARENT_WRITE pipe2[1] /* fd#3 */
dup2(CHILD_READ=2, 0); close(CHILD_READ=2);
dup2(CHILD_WRITE=1, 1); close(CHILD_WRITE=1);
假如為pipe1分配了 FD#0 #1骨宠，為pipe2分配了FD#2 #3，而第一個(gè)dup2函數(shù)又將pipe2[0]（CHILD_READ）指向FD#0相满，即指向了pipe[0]（PARENT_READ）层亿。后臺(tái)守護(hù)進(jìn)程檢測到PARENT_READ不再工作，便會(huì)關(guān)閉PARENT_READ雳灵。接下來CHILD_READ也被關(guān)閉棕所，那么此時(shí)PARENT進(jìn)程的read和write操作將會(huì)不再有意義。
Getting it right
如果要進(jìn)行映射的file descriptor的值和目標(biāo)均不同悯辙，（即所有dup2(souce, target)調(diào)用中souces和targets的值均不同）琳省，那么可以按照上述代碼片段1進(jìn)行file descriptor映射，否則就需要重新設(shè)計(jì)調(diào)用邏輯躲撰。
這里我們以上述的#0#1（stdin, stdout）為例针贬，需要考慮souce這一file descriptor的三種情況：
- 0 - 可能造成沖突
- 1 - 也可能造成沖突
- >1 - 安全
考慮到一個(gè)pipe的兩端（同一個(gè)pipe的read和write文件描述符）值是不會(huì)相等的，可以通過一個(gè)表格來審計(jì)所有需要考慮的操作拢蛋。
#define DUP2CLOSE(oldfd, newfd) ( dup2(oldfd, newfd), close(oldfd) )
每個(gè)特定情況下所需的操作如下表：
| read FD (should be 0) | write FD (should be 1) | Action |
| :-----------: | :-------------: | : ----- |
| 0 | 1 | nothing - it's already done |
| >=1 | >1 | DUP2CLOSE(rfd, 0); DUP2CLOSE(wfd, 1); |
| 0 | >1 | DUP2CLOSE(wfd, 1); |
| >1 | 1 | DUP2CLOSE(rfd, 0); |
| >1 | 0 | DUP2CLOSE(wfd, 1); DUP2CLOSE(rfd, 0); |
| 1 | 0 | tmp = dup(wfd); close(wfd); DUP2CLOSE(rfd, 0); DUP2CLOSE(tmp, 1); |
在類似的映射操作中桦他，通過上述遍歷情況矩陣的形式審計(jì)映射操作會(huì)大大減少錯(cuò)誤的發(fā)生。
