簡介：本文闡述了乙個使用 socketpair 系統呼叫在 linux 上實現雙向程序通訊管道的方法，並提供了乙個實現。
問題和常見方法
linux 提供了 popen 和 pclose 函式 (1)，用於建立和關閉管道與另外乙個程序進行通訊。其介面如下：
file *popen(const char *command， const char *mode);int pclose(file *stream);
遺憾的是，popen 建立的管道只能是單向的 -- mode 只能是 "r" 或 "w" 而不能是某種組合--使用者只能選擇要麼往裡寫，要麼從中讀，而不能同時在乙個管道中進行讀寫。實際應用中，經常會有同時進行讀寫的要求，比如，我們可能希望把文字資料送往sort工具排序後再取回結果。此時popen就無法用上了。我們需要尋找其它的解決方案。
有一種解決方案是使用 pipe 函式 (2)建立兩個單向管道。沒有錯誤檢測的**示意如下：
int pipe_in[2], pipe_out[2];pid_t pid;
pipe(&pipe_in); // 建立父程序中用於讀取資料的管道
pipe(&pipe_out); // 建立父程序中用於寫入資料的管道
if ( (pid = fork()) == 0) else
當然，這樣的**的可讀性（特別是加上錯誤處理**之後）比較差，也不容易封裝成類似於popen/pclose的函式，方便高層**使用。究其原因，是pipe函式返回的一對檔案描述符只能從第乙個中讀、第二個中寫（至少對於linux是如此）。為了同時讀寫，就只能採取這麼累贅的兩個pipe呼叫、兩個檔案描述符的形式了。
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乙個更好的方案
使用pipe就只能如此了。不過，linux實現了乙個源自bsd的socketpair呼叫 (3)，可以實現上述在同乙個檔案描述符中進行讀寫的功能（該呼叫目前也是posix規範的一部分 (4)）。該系統呼叫能建立一對已連線的（unix族）無名socket。在linux中，完全可以把這一對socket當成pipe返回的檔案描述符一樣使用，唯一的區別就是這一對檔案描述符中的任何乙個都可讀和可寫。
這似乎可以是乙個用來實現程序間通訊管道的好方法。不過，要注意的是，為了解決我前面的提出的使用sort的應用問題，我們需要關閉子程序的標準輸入通知子程序資料已經傳送完畢，而後從子程序的標準輸出中讀取資料直到遇到eof。使用兩個單向管道的話每個管道可以單獨關閉，因而不存在任何問題；而在使用雙向管道時，如果不關閉管道就無法通知對端資料已經傳送完畢，但關閉了管道又無法從中讀取結果資料。——這一問題不解決的話，使用socketpair的設想就變得毫無意義。
令人高興的是，shutdown呼叫 (5)可解決此問題。畢竟socketpair產生的檔案描述符是一對socket，socket上的標準操作都可以使用，其中也包括shutdown。——利用shutdown，可以實現乙個半關閉操作，通知對端本程序不再傳送資料，同時仍可以利用該檔案描述符接收來自對端的資料。沒有錯誤檢測的**示意如下：
int fd[2];pid_t pid;
socketpair(af_unix, socket_stream, 0, fd); // 建立管道
if ( (pid = fork()) == 0) else
很清楚，這比使用兩個單向管道的方案要簡潔不少。我將在此基礎上作進一步的封裝和改進。
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封裝和實現
直接使用上面的方法，無論怎麼看，至少也是醜陋和不方便的。程式的維護者想看到的是程式的邏輯，而不是完成一件任務的各種各樣的繁瑣細節。我們需要乙個好的封裝。
封裝可以使用c或者c++。此處，我按照unix的傳統，提供乙個類似於posix標準中popen/pclose函式呼叫的c封裝，以保證最大程度的可用性。介面如下：
file *dpopen(const char *command);int dpclose(file *stream);
int dphalfclose(file *stream);
關於介面，以下幾點需要注意一下：
具體的實現請直接檢視程式源**，其中有詳細的注釋和doxygen文件注釋 (6)。我只略作幾點說明：
下面的**展示了乙個簡單例子，將多行文字送到sort中，然後取回結果、顯示出來：
#include #include #include "dpopen.h"#define maxline 80
int main()
fprintf(fp, "orange\n");
fprintf(fp, "pear\n");
if (dphalfclose(fp) < 0)
for (;;)
dpclose(fp);
return 0;
}
輸出結果為：
orange
pear
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總結本文闡述了乙個使用socketpair系統呼叫在linux上實現雙向程序通訊管道的方法，並提供了乙個實現。該實現提供的介面與posix規範中的popen/pclose函式較為接近，因而非常易於使用。該實現沒有使用平台相關的特性，因而可以不加修改或只進行少量修改即可移植到支援socketpair呼叫的posix系統中去。
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