大连某211大学的李教授继续延续一贯的光辉传统，依旧让每一届所带的本科班写线程并发的拷贝程序。而且越来越多要求，在我读本科的时候，允许用多种语言完成这个程序，然后开始规定只允许在Linux编程。现在还加上必须在管道的基础上，完成这个程序。而且，这个管道还不能直接调用Linux系统中已经封装好的管道，是需要自己根据Linux管道的机制，写成的管道，大致上如下所示：

我早已经在《【Linux】管道的Helloworld》（点击打开链接）揭示过管道的本质，又在《【Java】线程管道通讯》（点击打开链接）批判过管道这种传输数据的方式非常复杂，突然抛出一个概念会让别人觉得你的程序云里雾里，无法读懂。你传输数据可以用一个全局变量，或者在文件之间传递数据之类。或许在线程之间，利用有名管道FIFO传输还有点用，但是在大数据的今天，甚至连线程的概念都日趋过时，更何况是70年代Unix诞生之初数据传输的基本方式呢？

李教授估计是恼羞成怒了，每一年总有奇怪的新型偏门题目商家，但要写的程序却有越来越没有意义，就是越来越繁琐罢了。他教育目标已经让人无法理解到底是为了什么。每一年都有层出不同的要求。似乎教育的目的，不是让人明白一些简单的东西，不可以让全班所有同学都知道答案，绝对不能直接找到一份完整版，然后按步就班模仿出来，掌握这东西。就是要整一道为难学生的题目。

我对他这种方面早就无语了。针对他出的题目，不忍心莘莘学子在网上找不到资料和方向，已经和李教授玩了2年，比如上年《【Linux】线程并发拷贝程序》（点击打开链接）和前年《【Java】线程并发拷贝程序》（点击打开链接），今天有人告诉我，大连某211大学的李教授，必须要求学生模拟出管道。-_-！这老头怎么还不退休呢，都已经60+还不化，反正估计我写完今天这篇，真的没有什么时间继续帮后来的师弟师妹了，也对他提出的程序兴趣殆尽。

先直接贴出这个程序的运行结果，再给大家剖析这程序是如何做的，大家能否忽悠到李教授不要紧，最后操作系统多少分也不要紧，及格拿到学位就行，反正出来工作之后根本就不会有人再看你本科多少分，关键是希望通过我这篇文章，彻底明白Linux如何玩，管道和线程是什么：

大家可以看到，这是在纯正Linux命令行系统跑通的程序。在a这个文件夹里面，有1.txt，2.txt，并且又有一个a文件夹（以此证明文件夹也能被完美复制），而在a/a里面又有一些东西，b文件夹里面一开始是什么都没有的，经过臭名远著的“线程并发的管道模拟拷贝程序”之后，b得到a文件夹里面的所有东西，同时按照李教授的要求，在各个文件名加上一个前缀。

首先，李教授要求，还要给管道设计一个数据结构是不对的。我本想这样做，但某度N下之后，发现各个网站都这样告诉我：

是的，管道就是一个通过《【Linux】利用文件标识符进行文件的读写》（点击打开链接）操作的一个Linux文件，毕竟Linux规定无论是一般的文件、还是管道，甚至设备都是文件。它是一个实打实，如果在图形界面，就是可以直接点开的文件，在命令行也能用《【Linux】vi/vim的使用》（点击打开链接）直接读，又不是在内存，是那些线性表、堆栈、树和图什么的，那还能写出管道的数据结构的吗？

我清楚网上有份以讹传讹的实验报告，在某度搜索“线程并发拷贝程序”会被这份早被转载了N次的程序刷屏，如下图所示：

大家还争相模仿，甚至有人还在某些知道网站提出如下的疑问：

-_-！有人帮你就真的是开国际玩笑了，就只有李教授才会让学生写一些这么无聊和无意义的程序，其它人怎么可能对此有所研究了。

更何况管道的本质是文件，而不是什么结构体。这个程序还睁大眼睛说瞎话，第30行，居然还用一个char *指向一个文件，说要模拟管道文件？就只有李教授才会信这些鬼东西的。要操作文件，你应该老老实实用文件相关的变量，谢谢。

这破程序自然是跑不通的，如下图所示，他连一些基本的函数用法，都用错：

更何况本身还有语法错误，如下图所示：

都不知道怎么会被多次转载，信为真理？

好了，你应该这样写，下面就是我自己写的程序，并且刚才大家也看到是跑通的：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<dirent.h>//输出文件信息
#include<sys/stat.h>//判断是否目录
#include<pthread.h>//使用线程
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<fcntl.h>//文件控制open,close等用到
#define MAXSIZE 1024//定义各种存东西的数组（也叫缓冲区）大小
char *source_arr[MAXSIZE];//存放源文件路径的数组
char *destination_arr[MAXSIZE];//存放目标文件路径的数组
int source_arr_index=0;//存放源文件路径的数组的索引，就是for(int i=xx;..;..)那个i
int destination_arr_index=0;//存放目标文件路径的数组的索引
pthread_mutex_t mutex;//声明一个互斥锁mutex
int i=0;//多个线程函数用到这个i，用于记录是否复制完毕，因此作为全局变量处理～
const char* PIPEPATH="/tmp/pipe.txt";//管道对应的实体文件
char* PREFIX="教授要我加前缀";//李教授要在每一个文件名之前加的前缀
/*字符串处理函数*/
int endwith(char* s,char c){//用于判断字符串结尾是否为“/”与“.”
	if(s[strlen(s)-1]==c){
		return 1;
	}
	else{
		return 0;
	}
}
char* str_contact(char* str1,char* str2){//字符串连接
	char* result;
	result=(char*)malloc(strlen(str1)+strlen(str2)+1);//str1的长度+str2的长度+\0;
	if(!result){//如果内存动态分配失败
		printf("字符串连接时，内存动态分配失败\n");
		exit(1);
	}
	strcat(result,str1);
	strcat(result,str2);//字符串拼接
	return result;
}

/*遍历函数*/
int is_dir(char* path){//判断是否是目录
	struct stat st;
	stat(path,&st);
	if(S_ISDIR(st.st_mode)){
		return 1;
	}
	else{
		return 0;
	}
}
void read_folder(char* source_path,char *destination_path){//复制文件夹
	if(!opendir(destination_path)){
		if (mkdir(destination_path,0777))//如果不存在就用mkdir函数来创建
		{
		    printf("创建文件夹失败！");
		}
	}
	char *path;
	path=(char*)malloc(512);//相当于其它语言的String path=""，纯C环境下的字符串必须自己管理大小，这里为path直接申请512的位置的空间，用于目录的拼接
	path=str_contact(path,source_path);//这三句，相当于path=source_path
	struct dirent* filename;
	DIR* dp=opendir(path);//用DIR指针指向这个文件夹
	while(filename=readdir(dp)){//遍历DIR指针指向的文件夹，也就是文件数组。
		memset(path,0,sizeof(path));
		path=str_contact(path,source_path);
		//如果source_path,destination_path以路径分隔符结尾，那么source_path/,destination_path/直接作路径即可 
		//否则要在source_path,destination_path后面补个路径分隔符再加文件名，谁知道你传递过来的参数是f:/a还是f:/a/啊？
		char *file_source_path;
		file_source_path=(char*)malloc(512);
		file_source_path=str_contact(file_source_path,source_path);
		if(!endwith(source_path,'/')){			
			file_source_path=str_contact(source_path,"/");
		}
		char *file_destination_path;
		file_destination_path=(char*)malloc(512);
		file_destination_path=str_contact(file_destination_path,destination_path);
		if(!endwith(destination_path,'/')){			
			file_destination_path=str_contact(destination_path,"/");			
		}		
		//取文件名与当前文件夹拼接成一个完整的路径
		file_source_path=str_contact(file_source_path,filename->d_name);
		
		if(is_dir(file_source_path)){//如果是目录
			if(!endwith(file_source_path,'.')){//同时并不以.结尾，因为Linux在所有文件夹都有一个.文件夹用于连接上一级目录，必须剔除，否则进行递归的话，后果无法想象！
				file_destination_path=str_contact(file_destination_path,filename->d_name);//对目标文件夹的处理，取文件名与当前文件夹拼接成一个完整的路径
				read_folder(file_source_path,file_destination_path);//进行递归调用，相当于进入这个文件夹进行遍历～
			}		
		}
		else{//否则，将源文件于目标文件的路径分别存入相关数组
			//对目标文件夹的处理，取文件名与当前文件夹拼接成一个完整的路径
			file_destination_path=str_contact(file_destination_path,PREFIX);//给目标文件重命名，这里示意如何加个前缀～^_^
			file_destination_path=str_contact(file_destination_path,filename->d_name);
			source_arr[source_arr_index]=file_source_path;
			source_arr_index++;
			
	
			destination_arr[destination_arr_index]=file_destination_path;
			destination_arr_index++;
			
		}
	}	
}

/*模拟管道的复制函数*/
void SIMpipecopy(char* source_path,char *destination_path){
    int fd[2];//文件标识符，用于模拟管道的两端
    char buffer[MAXSIZE+1];//用来接字符的缓冲区
	int size;//读入的文件长度
    if((fd[0]=open(PIPEPATH,O_CREAT|O_TRUNC|O_RDONLY,0777))<0){//匿名管道的第0个位置一定是读位置
		//O_CREAT如果指定文件不存在，则创建这个文件，O_EXCL如果要创建的文件已存在，则返回 -1，并且修改 errno 的值
		//O_APPEND每次写操作都写入文件的末尾，O_TRUNC如果文件存在，并且以只写/读写方式打开，则清空文件全部内容
		//O_RDONLY只读模式，O_WRONLY只写模式，O_RDWR读写模式
		//0777为最高权限
        perror("读管道创建失败！");
        exit(1);
    }
    if((fd[1]=open(PIPEPATH,O_CREAT|O_TRUNC|O_WRONLY,0777))<0){//匿名管道的第1个位置一定是写位置
		//0777为最高权限
        perror("写管道失败！");
        exit(1);
    }
	FILE *in,*out;//定义两个文件流 
    if((in=fopen(source_path,"r"))==NULL){//打开源文件的文件流  
        printf("源文件不存在，请检查路径输入是否存在！\n");  
        exit(1);  
    }  
    if((out=fopen(destination_path,"w"))==NULL){//打开目标文件的文件流  
        printf("创建目标文件流失败！\n");  
        exit(1);  
    }
	while((size=fread(buffer,1,1024,in))>0){//从源文件中读取数据，并写入管道，同时从管道读出数据，写入新文件  
		if((write(fd[1],buffer,size))<0){
			perror("写入管道失败！");
			exit(1);
		}
		if((size=read(fd[0],buffer,MAXSIZE))<0){
			perror("读入管道的内容失败！");
			exit(1);
		}else{
			buffer[size]='\0';//字符串数组封口	 
		}
        fwrite(buffer,1,size,out);//将缓冲区的数据写到目标文件中  
    }
    if(close(fd[0])<0||close(fd[1])<0) {
        perror("关闭管道失败！");
        exit(1);
    }	
	unlink(PIPEPATH);//删除管道
}

/*线程执行函数*/
void *thread_function(void *arg){
	while(i<destination_arr_index){  
		if(pthread_mutex_lock(&mutex)!=0){//对互斥锁上锁，临界区开始  
			printf("%s的互斥锁创建失败！\n",(char *)arg);  
			pthread_exit(NULL);  
		}  
		if(i<destination_arr_index){
			SIMpipecopy(source_arr[i],destination_arr[i]);//复制单一文件
			printf("%s复制%s到%s成功！\n",(char *)arg,source_arr[i],destination_arr[i]);
			i++;
			sleep(1);//该线程挂起1秒  
		}  
		else{//否则退出  
			pthread_exit(NULL);//退出线程  
		}  
		pthread_mutex_unlock(&mutex);//解锁，临界区结束  
		sleep(1);//该线程挂起1秒  
	}  
	pthread_exit(NULL);//退出线程  
}  

/*主函数*/
int main(int argc,char *argv[]){
	if(argv[1]==NULL||argv[2]==NULL){
		printf("请输入两个文件夹路径，第一个为源，第二个为目的！\n");
		exit(1);
	}
	char* source_path=argv[1];//取用户输入的第一个参数
	char* destination_path=argv[2];//取用户输入的第二个参数
	DIR* source=opendir(source_path);
	DIR* destination=opendir(destination_path);
	if(!source||!destination){
		printf("你输入的一个参数或者第二个参数不是文件夹！\n");
	}
	read_folder(source_path,destination_path);//进行文件夹的遍历
	/*线程并发开始*/
	pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化这个互斥锁  
	//声明并创建三个线程  
	pthread_t t1;  
	pthread_t t2;  
	pthread_t t3;  
	if(pthread_create(&t1,NULL,thread_function,"线程1")!=0){  
		printf("创建线程失败！程序结束！\n");  
		exit(1);  
	}  
	if(pthread_create(&t2,NULL,thread_function,"线程2")!=0){  
		printf("创建线程失败！程序结束！\n");  
		exit(1);  
	}  
	if(pthread_create(&t3,NULL,thread_function,"线程3")!=0){  
		printf("创建线程失败！程序结束！\n");  
		exit(1);  
	}
  
	pthread_join(t1,NULL);  
	pthread_join(t2,NULL);  
	pthread_join(t3,NULL);  
	//三个线程都完成才能执行以下的代码  
	pthread_mutex_destroy(&mutex);//销毁这个互斥锁  
	/*线程并发结束*/
	return 0;
}

这个程序是在的基本思想是上年的《【Linux】线程并发拷贝程序》（ 点击打开链接）改来的，只是加入管道的模拟，大致是如下图所示：

是的，李教授就是这么无聊，明明将一个快速拷贝的、又是能由系统直接调配资源的程序，弄到大家都在挤一个管道在拷贝。

而这个管道是什么？大家在第17行可以看到了，实质上就是/tmp/pipe.txt，在/tmp/目录的一个txt！各个线程将自己要拷贝的内容写入这个pipe.txt，然后，另一方面的各个线程，将这个pipe.txt里面的东西，拷贝到要目的地。就是这么简单。

至于流程图：

我能画的就是这么多，像连程序都跑不通，还能画出各种各样的流程图，我从未就见过如此厚颜无耻之人！还有什么管道控制块？管道控制表。连某度表示都不知道这是什么！因为根本就没这东西！

因此，这个程序就这样，如果李教授非要认为自己的是权威，我也帮不了各位，只是希望大家能了解清楚什么是管道。

同时，也不妨提提题外话，你要写Linux的程序，可以直接在VMWare装个Ubuntu，具体见《【Linux】Ubuntu12.04的下载与安装》（点击打开链接）和《【Linux】在Ubuntu12.04安装VMware Tools》（点击打开链接）。然后可以在上面直接写。或者，如果Linux用不惯，可以在Windows用Notpad++或者直接记事本来写Linux的C，再用Winscp这玩意将你写好的东西扔进Linux，具体见《【Linux】用Winscp远程访问无图形界面的Linux系统》（点击打开链接），之后用gcc编译运行，Linux里面自带C语言的编译环境，但你要写Linux的C语言。

在实验室一般他会给你一个IP地址，用户名与密码连接Linux，你也可以在自己的虚拟机上实验一下，在VMWare开着Linux，一般情况可以不在Linux装sshd进程，就能用Putty直接连上了，然后命令行操作。其实Linux的命令行，你只要记住cd进入目录，ls读目录，gcc编译，直接打程序名运行程序就行，其余通通交给Winscp。反正我是这样玩的，真看不去命令行编程，除了写得慢，对我来说有什么好处？

好吧，祝大家能顺利通过李教授的评审，反正我能给大家做的就是这么多，以后也未必有时间和有兴趣和李教授玩下去了。