本文主要了解如何模拟实现管道符，要使用的知识点：管道符、匿名管道、输出/输入重定向、程序替换。

一、了解管道符

管道符：|

  管道符的作用可以结合下面的例子来了解一下：

• ps -ef | grep ./test

  ps -ef：打印系统中的进程信息到标准输出。

  grep ./test：搜索文件中包含./test的行并打印

  管道符的作用就是将 ps -ef 中原本要打印到标准输出的信息转交给 grep ./test，然后grep程序就把这些信息中包含有./test的行打印出来。

二、实现管道符

来看看管道符的模拟实现流程：

  因为我们使用的是匿名管道，因此首先要在父进程中创建匿名管道，然后才可以创建子进程，这样子进程就可以与父进程访问同一个匿名管道。

  由于程序中涉及到两个程序：ps和grep，因此我们要创建两个子进程p1和p2。两个子进程的作用就是进行程序替换，一个运行ps程序，一个运行grep程序。

  ps程序会把数据输出到标准输出，grep原本会从标准输出中接收数据并筛选，管道符将它们连接起来。

  我们将子进程p1和p2进行程序替换后，两个进程之间无法直接传递数据，因此需要使用匿名管道来进行数据的传输。ps子进程将数据发送到匿名管道，grep子进程从匿名管道读取数据并筛选。因此两个子进程还需要进行输入输出重定向才可以实现上面的功能。

  子进程p1：首先进行输出重定向，将原本要输出到标准输出的数据发送到匿名管道，然后进行程序替换运行ps程序。

  子进程p2：首先进行输入重定向，将原本要从标准输入读取的数据改成从匿名管道读取，然后进行程序替换运行grep程序。

  注意：ps程序在将数据发送到匿名管道后就会退出，但grep程序会一直等待，因为如果管道的写端没有全部关闭，管道的读端就不会退出。因此如果要想让grep程序打印完后退出，就要关闭所有写端（包括父进程的）。

为什么程序替换后，输入输出重定向依然有效？

 因为程序替换更新的是虚拟地址空间，页表信息，但IO信息不会初始化。

 如下是模拟实现管道符的代码：

#include<stdio.h>
#include<sys/wait.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>

//使用匿名管道实现管道符
// ps -ef | grep realiz_pipe
int main(){
  int pipefd[2];//输出参数
  int ret = pipe(pipefd);//创建匿名管道
  if(ret == -1){
    printf("匿名管道创建失败\n");
    return -1;
  }

  pid_t p1 = fork();//创建子进程p1运行ps
  if(p1 == 0){
    dup2(pipefd[1],1);//输出重定向
    execlp("ps","ps","-ef",NULL);//进行程序替换
    exit(-1);//替换失败才会运行到这里
  }
  
  pid_t p2 = fork();//创建子进程p2运行grep
  if(p2 == 0){
    close(pipefd[1]);//关闭写端，否则grep会一直等待
    dup2(pipefd[0],0);//输入重定向
    execlp("grep","grep","realiz_pipe",NULL);//进行程序替换
    exit(-1);
  }
  close(pipefd[0]);
  close(pipefd[1]);//所有写端都被关闭后，读端才会关闭
  wait(NULL);//处理退出的子进程
  wait(NULL);
}