管道 (Unix)

在类Unix操作系统（以及一些其他借用了这个设计的操作系统，如Windows）中，管道（）是一系列将标准输入输出链接起来的进程，其中每一个进程的输出被直接作为下一个进程的输入。 每一个链接都由匿名管道实现。管道中的组成元素也被称作。
这个概念是由道格拉斯·麦克罗伊为Unix 命令行发明的，因与物理上的管道相似而得名。
例子.
简单样例.
ls -l | less
在这个例子中，codice_1用于在Unix下列出目录内容，codice_2是一个有搜索功能的交互式的文本。这个管线使得用户可以在列出的目录内容比屏幕长时目录上下翻页。
以codice_2结束的管道（或more，这是个相似的分页工具）是最常被使用的。这让使用者可以阅览尚未显示的大量文字（受可用缓存限制，控制台的屏幕大小、屏幕缓存大小往往有限，不足以一次先输出所有输出内容，也不能自由滚动内容），若少了这工具则这些文字将会卷过终端机而无法阅读到。换句话说，他们将程序员从为自己的软件开发分页器的负担中解放了出来：他们只需要把他们的输出用过“管道”导入到codice_2程序中即可，甚至也可以完全不顾分页问题，去假定他们的用户会在需要将输出分页的时候自己去这样做。
复杂样例.
以下是一个管线的范例，执行由一URL标示的全球资讯网资源的一种拼写检查器。之后是关于这个其作用的说明。注意「\」是用来把这六行转为一个命令列。
curl "https://en.wikipedia.org/wiki/Pipeline_(Unix)" | \
sed 's/[^a-zA-Z ]/ /g' | \
tr 'A-Z ' 'a-z\n' | \
grep '[a-z]' | \
sort -u | \
comm -23 - /usr/share/dict/words | \
less
这个特殊的“|”字符告诉命令行解释器（Shell）将前一个命令的输出通过“管道”导入到接下来的一行命令作为输入。也就是说，curl命令的输出被作为sed命令的输入，后面的命令也是这样。
命令行界面中的管线.
所有广泛应用于UNIX和Windows中的shell程序都有特殊的语法构建管线。典型语法是使用ASCII中的垂直线“|”（正是由于这个原因，这个符号常被称为管道符）。当出现这样的语法时shell会启动各个进程，并调整各个进程的标准流之间的连接（还包括安排一些缓存）。
错误流.
通常，管线中的进程的标准错误流("stderr")不会通过管道传输；它们被合并输出到控制台。然而，很多Shell提供一些扩充的语法去改变这一行为。比如在csh Shell和bash中，使用“|&amp;”代替“|”来表示错误流也需要被合并进入标准输出，并传递给下一个进程。Bourne shell也可以合并错误流，通过 2&gt;&amp;1 也可以将错误流重定向到一个不同的文件。
Pipemill.
在一些常用的简单管线中，shell仅仅只是用管道来连接每个子进程，然后在子进程中执行外部命令。因此shell本身没有通过管线来处理数据。
然而，shell也有可能直接处理管线数据。构建这样的语法像这样：
command | while read var1 var2 ...; do
 # process each line, using variables as parsed into $var1, $var2, etc
 # (note that this is a subshell: var1, var2 etc will not be available
 # after the while loop terminates)
 done
... 这样的语法叫 "pipemill" 。
在程序中创造管道.
匿名管道.
使用C语言在UNIX中使用pipe(2)系统调用时，这个函数会让系统构建一个匿名管道，这样在进程中就打开了两个新的，打开的文件描述符：一个只读端和一个只写端。管道的两端是两个普通的，匿名的文件描述符，这就让其他进程无法连接该管道。
为了避免死锁并利用进程的并行运行的好处，有一个或多个管道的UNIX进程通常会调用codice_5产生新进程。并且每个子进程在开始读或写管道之前都会关掉不会用到的管道端。或者进程会产生一个子线程并使用管道来让线程进行数据交换。
实现代码：
int
main(int argc, char *argv[])
 int pipefd[2];
 pid_t cpid;
 char buf;
 if (argc != 2) {
 fprintf(stderr, "Usage: %s &lt;string&gt;\n", argv[0]);
 exit(EXIT_FAILURE);
 if (pipe(pipefd) == -1) {
 perror("pipe");
 exit(EXIT_FAILURE);
 cpid = fork();
 if (cpid == -1) {
 perror("fork");
 exit(EXIT_FAILURE);
 if (cpid == 0) { /* Child reads from pipe */
 close(pipefd[1]); /* Close unused write end */
 while (read(pipefd[0], &amp;buf, 1) &gt; 0)
 write(STDOUT_FILENO, &amp;buf, 1);
 write(STDOUT_FILENO, "\n", 1);
 close(pipefd[0]);
 _exit(EXIT_SUCCESS);
 } else { /* Parent writes argv[1] to pipe */
 close(pipefd[0]); /* Close unused read end */
 write(pipefd[1], argv[1], strlen(argv[1]));
 close(pipefd[1]); /* Reader will see EOF */
 wait(NULL); /* Wait for child */
 exit(EXIT_SUCCESS);
具名管道.
具名管道可以通过调用codice_6或codice_7来构建，当被调用时表现为输入或输出的文件。这样可以允许建立多个管道，并且将其同标准错误重定向或codice_8结合起来使用更为有效。
实现代码：
int main(int argc, char *argv[]) {
 char filename[] = "test_fifo";
 if (!mkfifo(filename,S_IRUSR | S_IWUSR| S_IRGRP|S_IWGRP)){
 pid_t pid = fork();
 if (pid == 0){ //child
 int fd = open(filename, O_WRONLY);
 if (fd &lt; 0)
 perror("child open()");
 else{
 if (strlen(argv[1]) != write(fd, argv[1], strlen(argv[1])))
 perror("child write error");
 else
 close(fd);
 else if (pid &gt; 0){ //father
 int fd = open(filename, O_RDONLY);
 if (fd &lt; 0)
 perror("father open()");
 else{
 char buffer[200];
 int readed = read(fd, buffer, 199);
 close(fd);
 buffer[readed] = '\0';
 printf("%s\n",buffer);
 else
 perror("fork()");
 else
 perror("mkfifo() error:");
以上代码在编译后运行时给出一个参数，子进程会将该参数内容写入管道（该管道在当前目录下，文件名为“test_fifo”），父进程从管道中读取内容并显示出来
实现.
在大多数类UNIX操作系统中，管线上的所有进程同时启动，输入输出流也已经被正确地连接，并且这些进程被调度程序所管理。最为重要的一点就是，所有的UNIX管道和其他管道实现不一样的地方就是缓存的概念：输出进程可能会以每秒5000 byte的速度输出，但是接收进程也许每秒只能接收100 byte，但不会有数据丢失。原因就是管道上游的进程的所有输出都会被放入一个队列中。当下游进程开始接收数据时，操作系统就会将数据从队列传至接收进程，并将传完的数据从队列中移除。当缓存队列空间不足时，上游进程会被终止，直到接收进程读取数据为上游进程腾出空间。在Linux中，缓存队列的大小是65536 byte。
网络管线.
根据Unix哲学——“一切都是文件”，codice_9和codice_10这样的工具可以将管道连接到TCP/IP套接字。
历史.
管道的概念以及垂直线的记号(|)都是由道格拉斯·麦克罗伊发明的，他是早期命令行外壳的作者。他发现他常常将一个程序的输出作为另一个程序的输入，于是便发明了“管道。它的想法在1973年被实现，Ken Thompson将管道添加到了UNIX操作系统。这个点子最终被移植到了其他的操作系统，比如DOS、OS/2、Microsoft Windows和BeOS，而且常常使用相同的记号(垂直线)。
虽然管道概念是独立发展的，但是 Unix 管道相似于、也确实晚于由Ken Lochner在20世纪60年代为开发的'communication files'。
在苹果Automator（类似管道一样将多个重复的命令链接起来）的那个机器人拿着一根管子的图标也是对于最初Unix管道概念的纪念。
其他作业系统.
其他作业系统的这个特色源自于Unix，例如 Taos 和 MS-DOS，最终成为软体工程的管道与过滤器设计模式。