os_pipe.rs

一个跨平台库，用于打开操作系统管道，如Linux中的pipe或Windows中的CreatePipe。Rust标准库为涉及子进程的简单用例提供了Stdio::piped，但它不支持直接创建管道。这个crate填补了这个空白。

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与管道相关的常见死锁问题

当您使用管道时，您可能会在某个时候遇到死锁问题。如果您不知道为什么会发生这些问题，它们可能会令人困惑。以下是你需要了解的两个关键点

1. 管道读取将在至少有一个写入器仍然打开的情况下等待输入。如果您忘记关闭一个写入器，读取将永远阻塞。这包括您提供给子进程的写入器。
2. 管道有一个固定大小的内部缓冲区。例如，在Linux中，默认情况下管道缓冲区大小为64 KiB。当缓冲区满时，写入将阻塞等待空间。如果缓冲区已满且没有读取器，写入将永远阻塞。

由忘记写入者引起的死锁通常立即出现，一旦你知道该寻找什么，它们就相对容易修复。（请参见下面示例代码中的“避免死锁！”。）然而，由满管道缓冲区引起的死锁更复杂。这些可能仅在较大的输入时出现，并且可能是时间相关或平台相关的。如果你发现有时写入管道会导致死锁，请考虑谁应该从该管道中读取，以及该线程或进程可能是否被其他事物阻塞。有关更多信息，请参阅来自duct crate 的duct 文档中的“注意事项”（考虑duct 是否适合你的用例）。

示例

这里我们将单个字节写入管道并读取出来

use std::io::prelude::*;

let (mut reader, mut writer) = os_pipe::pipe()?;
// XXX: If this write blocks, we'll never get to the read.
writer.write_all(b"x")?;
let mut output = [0];
reader.read_exact(&mut output)?;
assert_eq!(b"x", &output);

这是一个最小的工作示例，但如上所述，在同一个线程上进行读写操作容易引起死锁。如果我们写入100 KB而不是一个字节，这个例子将阻塞在write_all上，它将永远无法到达read_exact，这将是一个死锁。从不同的线程或不同的进程中执行读写操作可以解决死锁。

对于更复杂的示例，我们将子进程的stdout和stderr连接到单个管道中。为此，我们打开一个管道，克隆其写入器，并将这对写入器设置为子进程的stdout和stderr。（这是可能的，因为PipeWriter 实现了 Into<Stdio>。）然后我们可以从管道读取器读取交错输出。这个例子没有死锁，但请注意有关关闭写入器的注释。

// We're going to spawn a child process that prints "foo" to stdout
// and "bar" to stderr, and we'll combine these into a single pipe.
let mut command = std::process::Command::new("python");
command.args(&["-c", r#"
import sys
sys.stdout.write("foo")
sys.stdout.flush()
sys.stderr.write("bar")
sys.stderr.flush()
"#]);

// Here's the interesting part. Open a pipe, clone its writer, and
// set that pair of writers as the child's stdout and stderr.
let (mut reader, writer) = os_pipe::pipe()?;
let writer_clone = writer.try_clone()?;
command.stdout(writer);
command.stderr(writer_clone);

// Now start the child process running.
let mut handle = command.spawn()?;

// Avoid a deadlock! This parent process is still holding open pipe
// writers inside the Command object, and we have to close those
// before we read. Here we do this by dropping the Command object.
drop(command);

// Finally we can read all the output and clean up the child.
let mut output = String::new();
reader.read_to_string(&mut output)?;
handle.wait()?;
assert_eq!(output, "foobar");

请注意，duct crate 可以用一行代码重现上面的示例，没有死锁的风险，也没有泄露僵尸进程的风险。