用于创建文件描述符的函数

• pipe函数

pipe函数可用于创建一个管道，以实现进程间通信，pipe函数定义如下：

#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]);

pipe函数的参数是一个包含两个int型整数的数组指针。该函数成功时返回0,并将一对打开的文件描述符填入其参数指向的数组。如果失败，则返回-1并设置errno。
通过pipe函数创建的这两个文件描述符fd[0]和fd[1]分别构成管道的两端，往fd[1]写入的数据可以从fd[0]读出。并且，fd[0]只能用于从管道读出数据，fd[1]则只能用于往管道写入数据，而不能反过来使用。
如果要实现双向的数据传输，就应该使用两个管道。
默认情况下，这一对文件描述符都是阻塞的。此时如果我们用read系统调用来读取一个空的管道，则read将被阻塞，指导管道内有数据可读；如果我们用write系统调用来往一个满的管道中写入数据，则writ也将被阻塞，直到管道有足够多的空闲空间可用。
但如果应用程序将fd[0]和fd[1]都设置为非阻塞的，则read和write会有不同的行为。

如果管道的写端文件描述符fd[1]的引用计数减少至0,即没有任何进程需要往管道内写入数据，则针对该管道的读端文件描述符fd[0]的read操作将返回0,即读取到了文件结束标记（End Of File, EOF）;反之，如果管道的读端文件描述符fd[0]的引用计数减少至0，即没有任何进程需要从管道读取数据，则针对该管道的写端文件描述符fd[1]d的write操作将失败，并引发SIGPIPE信号。

管道内部传输的数据是字节流，这和TCP字节流的概念相同。但两者又有细微的区别。应用层程序能往一个TCP连接中写入多少字节的数据，取决于对方接收通告窗口的大小和本端的拥塞窗口的大小。而管道本身拥有一个容量限制，它规定如果应用程序不将数据从管道读走的话，数据会一直保存下去，自Linux2.6.11内核起，管道容量的大小默认是65536字节。我们可以用fcntl函数修改管道容量。
此外socket的基础API中有一个socketpair函数。它能够方便地创建双向管道。其定义如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socketpair(int domain, int type, int protocol, int fd[2]);

socketpair前三个参数的含义与socket系统调用的三个参数完全相同，但domain只能使用UNIX本地域协议族AF_UNIX,因为我们仅能在本地使用这个双向管道。最后一个参数和pipe系统调用相同的参数一样，只不过socketpair创建的这对文件描述符是既可以读又可以写的。sockpair成功时返回0,失败时返回-1并设置errno。

• dup函数和dup2的函数

有时我们希望把标准输入重定向到一个文件，或者把标准输出重定向到一个网络连接。这可以通过下面的用于复制文件描述符的dup或dup2函数来实现：

#include <unistd.h>
int dup(int file_descriptor);
int dup2(int file_descriptor_one, int file_descriptor_two);

dup函数创建一个新的文件描述符，该文件描述符和原有文件描述符file_descriptor指向相同的文件、管道或者网络链接。并且dup返回的文件描述符总是取系统当前可用的最小整数值。dup2和dup类似。不过它将返回第一个不小于file_descriptor_two的整数值。dup和dup2系统调用失败时返回-1并设置errno。
这里需要注意的是，通过dup和dup2创建的文件描述符并不能继承源文件描述符的属性。
CGI服务器原理:

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    if(argc <= 2)
    {
        printf("usage: %s ip_address port_number\n", basename(argv[0]));
        return 1;
    }

    const char* ip = argv[1];
    int port = atoi(argv[2]);

    printf("%s - %d\n", ip, port);

    struct sockaddr_in address;
    bzero(&address, sizeof(address));
    address.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
    address.sin_port = htons(port);

    int sock =socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    assert(sock >=0);

    int ret = bind(sock, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
    printf("errno - %d - %s \n", errno, strerror(errno));
    assert(ret != -1);

    ret = listen(sock, 5);
    assert(ret != -1);


    struct sockaddr_in client;
    socklen_t client_addrlength = sizeof(client);
    int connfd = accept(sock, (struct sockaddr*)&client, &client_addrlength);
    if(connfd < 0)
    {
        printf("errno is : %d\n", errno);
    }
    else{
        close(STDOUT_FILENO);
        dup(connfd);
        printf("abcd\n");
        close(connfd);
    }

    close(sock);
    return 0;
}

#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#define BUFFER_SIZE 10000

int main(int argc, char const *argv[])
{
    if(argc < 2){
        printf("usage: %s ip_address port_number\n", basename(argv[0]));
        return 1;
    }

    const char* ip = argv[1];
    int port = atoi(argv[2]);

    struct sockaddr_in server_address;
    bzero(&server_address, sizeof(server_address));
    server_address.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, ip, &server_address.sin_addr);
    server_address.sin_port = htons(port);

    int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    assert(sock >= 0);

    if(connect(sock, (struct sockaddr*)&server_address, sizeof(server_address)) != -1){
        char buffer[BUFFER_SIZE];
        memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
        recv(sock, buffer, BUFFER_SIZE, 0);
        printf("%s\n", buffer);
    }

    close(sock);
    
    return 0;
}

在上述代码中，我们先关闭标准输出文件描述符STDOUT_FILENO(其值是1)，然后复制sock文件描述符connfd。因为dup总是返回系统中最小的可用描述符，所以它的返回值实际上是1.即之前关闭的标准输出文件描述符的值，这样一来，服务器输出到标准输出的内容“abcd”就会直接发送到与客户端连接对应的socket上，因此printf调用的输出将被客户端获得而不是显示在服务器程序的终端上。这就是CGI服务器的基本工作原理。