Linuxでパイプを使うCプログラムの作成方法を解説

この記事では、Linuxでパイプ(pipe)を使用するCプログラムの作成方法を解説します。作成するプログラムでは、入力ストリームからテキストを読み込み、それを出力画面に表示します。

まずは、Linuxにおけるパイプの基礎知識から確認していきましょう。

Linuxにおけるパイプとは

パイプ(pipe)はデータを転送するための仕組みで、LinuxやUnixベースのシステムにおいて、プロセス間・コマンド間・プログラム間で標準出力を受け渡すためのプロセス間通信(IPC)として利用されます。

パイプについて注意すべき重要な点として、パイプは単方向であるということが挙げられます。つまり、データはプログラム内で左から右、または右から左のいずれか一方向にのみ流れます。

プログラムの仕組み

ここでは、ユーザーからの入力を読み込み、それを出力画面に表示するパイプを作成します。実装では、サイズ2の配列を使用し、arr[0]が入力(読み込み)用、arr[1]が出力(書き込み)用として機能します。

パイプの動作の流れは以下のとおりです。

• pipe()関数を呼び出してパイプを作成する
• write()関数でパイプの書き込み端にデータを書き込む
• read()関数でパイプの読み込み端からデータを読み取る

Linuxでパイプを使うCプログラムのサンプルコード

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    int Pipe[2];
    char string[100];
    if (pipe(Pipe) == -1){
        perror("Filed to create pipe");
        exit(1);
    }
    scanf("%s", string);
    write(Pipe[1], string, strlen(string)+1);
    printf("\n");
    read(Pipe[0], string, 5);
    printf("%s", string);
}

実行結果

input: TutorialsPoint
TutorialsPoint

コードの解説

• pipe(Pipe):サイズ2の整数配列を渡してパイプを生成します。失敗した場合は-1を返すため、エラーハンドリングを行っています。
• write(Pipe[1], string, strlen(string)+1):標準入力から読み込んだ文字列を、パイプの書き込み端(Pipe[1])に書き込みます。
• read(Pipe[0], string, 5):パイプの読み込み端(Pipe[0])から最大5バイトのデータを読み取り、文字列バッファに格納します。

このように、パイプを使うことで同一プロセス内はもちろん、親子プロセス間でもデータのやり取りを簡単に実装できます。実際の開発では、fork()と組み合わせてプロセス間通信を行うケースが多くあります。