UNIX系統過濾程序從標準輸入讀取數據，對其進行適當處理后寫到標準輸出。幾個過濾程序通常在shell管道命令行中線性地連接。當一個程序產生某個過濾程序的輸入，同時又讀取該過濾程序的輸出時，則該過濾程序就成為協同進程（coPRocess）。

Korn shell提供了協同進程。Bourne shell、Bourne-again shell和C shell并沒有提供按協同進程方式將進程連接起來的方法。協同進程通常在shell的后臺運行，其標準輸入和標準輸出通過管道連接到另一個程序。

popen只提供連接到另一個進程的標準輸入或標準輸出的一個單向管道，而對于協同進程，則它有連接到另一個進程的兩個單向管道——一個接到其標準輸入，另一個則來自其標準輸出。我們先要將數據寫到其標準輸入，經其處理后，再從其標準輸出讀取數據。

實例

進程線創建兩個管道：一個是協同進程的標準輸入，另一個是協同進程的標準輸出。圖15-8顯示了這種安排。

                 圖15-8 寫協同進程的標準輸入，讀它的標準輸出

程序清單15-8程序是一個簡單的協同進程，它從其標準輸入讀兩個數，計算它們的和，然后將結果寫至標準輸出。

程序清單15-8 對兩個數求和的簡單過濾程序

#include "apue.h"intmain(void){    int     n, int1, int2;    char    line[MAXLINE];    while((n = read(STDIN_FILENO, line, MAXLINE)) > 0)    {        line[n] = 0;    /* null terminate */        if(sscanf(line, "%d%d", &int1, &int2) == 2)        {            sprintf(line, "%d/n", int1 + int2);            n = strlen(line);            if(write(STDOUT_FILENO, line, n) != n)                err_sys("write error");        }        else        {            if(write(STDOUT_FILENO, "invalid args/n", 13) != 13)                err_sys("write error");        }    }    exit(0);}

對此程序進行編譯，將其可執行目標代碼存入名為add2的文件。

程序清單15-9從其標準輸入讀入兩個數之后調用add2協同進程，并將協同進程送來的值寫到其標準輸出。

程序清單15-9 驅動add2過濾程序的程序

#include "apue.h"static void sig_pipe(int);    /* our signal handler */intmain(void){    int      n, fd1[2], fd2[2];    pid_t    pid;    char     line[MAXLINE];    if(signal(SIGPIPE, sig_pipe) == SIG_ERR)        err_sys("signal error");    if(pipe(fd1) < 0  || pipe(fd2) < 0)        err_sys("pipe error");    if((pid = fork()) < 0)    {        err_sys("fork error");    }    else if(pid > 0)    /* parent */    {        close(fd1[0]);        close(fd2[1]);        while(fgets(line, MAXLINE, stdin) != NULL)        {            n = strlen(line);            if((m = write(fd1[1], line, n)) != n);   /* 無論這里的if條件是真是假都執行err_sys（“write error to pipe”）；不知為何 */            {                err_sys("write error to pipe");            }            if((n = read(fd2[0], line, MAXLINE)) < 0)                err_sys("read error from pipe");            if(n == 0)            {                err_msg("child closed pipe");                break;            }            line[n] = 0;    /* null terminate */            if(fputs(line, stdout) == EOF)                err_sys("fputs error");        }                if(ferror(stdin))            err_sys("fgets error on stdin");        exit(0);    }    else    /* child */    {        close(fd1[1]);        close(fd2[0]);        if(fd1[0] != STDIN_FILENO)        {            if(dup2(fd1[0], STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO)                err_sys("dup2 error to stdin");            close(fd1[0]);        }        if(fd2[1] != STDOUT_FILENO)        {            if(dup2(fd2[1], STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO)                err_sys("dup2 error to stdout");            close(fd2[1]);        }        if(execl("./add2", "add2", (char *)0) < 0)            err_sys("execl error");    }    exit(0);}static voidsig_pipe(int signo){    printf("SIGPIPE caught/n");    exit(1);}

在程序中創建了兩個管道，父、子進程各自關閉它們不需要使用的端口。兩個管道一個用作協同進程的標準輸入，另一個則用作它的標準輸出。子進程調用dup2使管道描述符移至其標準輸入和標準輸出，然后調用execl。

實例

在協同進程add2中，有意地使用了read和writeI/O（UNIX系統調用）。如果使用標準I/O改寫該協同進程，其后果是什么呢？程序清單15-10為改寫后的版本。

程序清單15-10 對兩個數求和的過濾程序，使用標準I/O

#include "apue.h"intmain(void){    int      int1, int2;    char     line[MAXLINE];    while(fgets(line, MAXLINE, stdin) != NULL)    {            if(sscanf(line, "%d%d", &int1, &int2) == 2)        {            if(printf("%d/n", int1 + int2) == EOF)                err_sys("printf error");        }        else        {            if(printf("invalid args/n") == EOF)                err_sys("printf error");        }    }    exit(0);}

若程序清單15-9調用此新的協同進程，則它不再工作。問題出在系統默認的標準I/O緩沖機制上（見http://www.CUOXin.com/nufangrensheng/p/3505307.html）。當調用程序清單15-10所示程序時，對標準輸入的第一個fgets引起標準I/O庫分配一個緩沖區，并選擇緩沖區的類型。因為標準輸入是個管道，所以標準I/O庫由系統默認是全緩沖的。對標準輸出也做同樣的處理。當add2從其標準輸入讀取而發生阻塞時，程序清單15-9程序從管道讀時也發生阻塞，于是產生了死鎖。

為此，更改將要運行的協同進程的緩沖類型，在程序清單15-10中的while循環之前加上下面4行：

if(setvbuf(stdin, NULL, _IOLBF, 0) != 0)    err_sys("setvbuf error");if(setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 0) != 0)    err_sys("setvbuf error");

這些代碼行使得當有一行可用時，fgets就返回，并使得當輸出一換行符時，printf立即執行fflush操作。

本篇博文內容摘自《UNIX環境高級編程》（第二版），僅作個人學習記錄所用。關于本書可參考：http://www.apuebook.com/。