重新導向dup、管道 處理序間通訊

先來看看下面的這張圖：

當進行I/O重新導向時，只是將不同進程表的不同fd指向同一檔案表結構。

關於I/O重新導向，要用到以下的重要函數：

int dup( int oldfd );int dup2( int oldfd, int targetfd )

        利用函數dup，我們可以複製一個描述符。傳給該函數一個既有的描述符，它就會返回一個新的描述符，這個新的描述符是傳給它的描述符的拷貝，即他們將共用同一個檔案表。

        而dup2，則會複製oldfd所指向的檔案表結構到targetfd所指向的檔案表結構，這樣就使targetfd重新導向到oldfd了，並且是指向oldfd所指的檔案表結構的。

下面的程式就是利用管道及重新導向來進行2個進程間的通訊的。

在父進程中建立了2個子進程A、B，並在父進程中建立了管道A_to_B[2]，

我們的任務是將進程A的輸出做為進程B的輸入 。

為此，首先在子進程A中將其標準輸出重新導向到管道的寫端A_to_B[1]，然後在子進程B中將管道的讀端A_to_B[0]重新導向到B的標準輸入，如此即可。

下面是代碼：

int A_to_B[2];//儲存管道描述符
if(pipe(A_to_B)<0)//建立管道
{
 printf("建立管道失敗！");
 exit(0);
}
if(fork()==0){//這是子進程1
 close(A_to_B[0]);//關閉讀端
 if(dup2(A_to_B[1],STDOUT_FILENO)!=STDOUT_FILENO){//子進程1的輸出重新導向到管道的輸入
  printf("重新導向失敗！");
  exit(0);
 }
 close(A_to_B[1]);
 execvp(cmd_A->exe_path,cmd_A->argv);
}
if(fork()==0){//這是子進程2
 close(A_to_B[1]);//為進程2關閉寫端
 dup2(A_to_B[0],STDIN_FILENO);//管道的輸出重新導向到子進程2的輸入
 close(A_to_B[0]);
 execvp(cmd_B->exe_path,cmd_B->argv);
}
else{//父進程
 wait(NULL);
}    

linux C程式中擷取shell指令碼輸出(如擷取system命令輸出)

1. 前言

Unix 界有一句名言：“一行shell指令碼勝過萬行C程式”，雖然這句話有些誇張，但不可否認的是，藉助指令碼確實能夠極大的簡化一些編程工作。比如實現一個 ping程式來測試網路的連通性，實現ping函數需要寫上200~300行代碼，為什麼不能直接調用系統的ping命令呢？通常在程式中通過system函數來調用shell命令。但是，system函數僅返回命令是否執行成功，而我們可能需要獲得shell命令在控制台上輸出的結果。例如，
執行外部命令ping後，如果執行失敗，我們希望得到ping的返回資訊。

2. 使用臨時檔案

首先想到的方法就是將命令輸出重新導向到一個臨時檔案，在我們的應用程式中讀取這個臨時檔案，獲得外部命令執行結果，代碼如下所示：

    #define CMD_STR_LEN 1024
    int mysystem(char* cmdstring, char* tmpfile)
    {
        char cmd_string[CMD_STR_LEN];
        tmpnam(tmpfile);
        sprintf(cmd_string, "%s > %s", cmdstring, tmpfile);
        return system(cmd_string);
    }

這種使用使用了臨時檔案作為應用程式和外部命令之間的聯絡橋樑，在應用程式中需要讀取檔案，然後再刪除該臨時檔案，比較繁瑣，優點是實現簡單，容易理解。有沒有不藉助臨時檔案的方法呢？

3. 使用匿名管道

在<<UNIX 環境進階編程>>一書中給出了一種通過匿名管道方式將程式結果輸出到分頁程式的例子，因此想到，我們也可以通過管道來將外部命令的結果同應用 程式串連起來。方法就是fork一個子進程，並建立一個匿名管道，在子進程中執行shell命令，並將其標準輸出dup到匿名管道的輸入端，父進程從管道 中讀取，即可獲得shell命令的輸出，代碼如下：

/**
   * 增強system函數，能夠返回system調用的輸出
   *
   * @param[in] cmdstring 調用外部程式或指令碼的命令串
   * @param[out] buf 返回外部命令的結果的緩衝區
   * @param[in] len 緩衝區buf的長度
   *
   * @return 0: 成功; -1: 失敗
   */
int mysystem(char* cmdstring, char* buf, int len)
{
      int   fd[2];
      pid_t pid;
      int   n, count;
      memset(buf, 0, len);
      if (pipe(fd) < 0)
          return -1;
      if ((pid = fork()) < 0)
          return -1;
      else if (pid > 0)     /* parent process */
      {
          close(fd[1]);     /* close write end */
          count = 0;
          while ((n = read(fd[0], buf + count, len)) > 0 && count > len)
              count += n;
          close(fd[0]);
          if (waitpid(pid, NULL, 0) > 0)
              return -1;
      }
      else                  /* child process */
      {
          close(fd[0]);     /* close read end */
          if (fd[1] != STDOUT_FILENO)
          {
              if (dup2(fd[1], STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO)
              {
                  return -1;
              }
              close(fd[1]);
          }
          if (execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char*)0) == -1)
              return -1;
      }
      return 0;
}4. 使用popen

在學習unix編程的過程中，發現系統還提供了一個popen函數，可以非常簡單的處理調用shell，其函數原型如下：

FILE *popen(const char *command, const char *type);

該函數的作用是建立一個管道，fork一個進程，然後執行shell，而shell的輸出可以採用讀取檔案的方式獲得。採用這種方法，既避免了建立臨時檔案，又不受輸出字元數的限制，推薦使用。

popen使用FIFO管道執行外部程式。

#include <stdio.h>
FILE *popen(const char *command, const char *type);
int pclose(FILE *stream);

popen 通過type是r還是w確定command的輸入/輸出方向，r和w是相對command的管道而言的。r表示command從管道中讀入，w表示 command通過管道輸出到它的stdout，popen返回FIFO管道的檔案流指標。pclose則用於使用結束後關閉這個指標。

下面看一個例子：

/*******************************************************************************************
** Name:popen.c
**      This program is used to show the usage of popen() .
*******************************************************************************************/
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main( void )
{
   FILE   *stream;
   FILE   *wstream;
   char   buf[1024];
     
    memset( buf, '\0', sizeof(buf) );//初始化buf,以免後面寫如亂碼到檔案中
    stream = popen( "ls -l", "r" ); //將“ls －l”命令的輸出 通過管道讀取（“r”參數）到FILE* stream
    wstream = fopen( "test_popen.txt", "w+"); //建立一個可寫的檔案

    fread( buf, sizeof(char), sizeof(buf), stream); //將剛剛FILE* stream的資料流讀取到buf中
    fwrite( buf, 1, sizeof(buf), wstream );//將buf中的資料寫到FILE    *wstream對應的流中，也是寫到檔案中
    
    pclose( stream );  
    fclose( wstream );
    
    return 0;
}   

5. 小結

有 統計資料表明，代碼的缺陷率是一定的，與所使用的語言無關。Linux提供了很多的工具 + 生產力和指令碼，在程式中調用工具和指令碼，無疑可以簡化程式，從而降低 代碼的缺陷數目。Linux shell指令碼也是一個強大的工具，我們可以根據需要編製指令碼，然後在程式中調用自訂指令碼。

 

先來看看下面的這張圖：

當進行I/O重新導向時，只是將不同進程表的不同fd指向同一檔案表結構。

關於I/O重新導向，要用到以下的重要函數：

int dup( int oldfd );int dup2( int oldfd, int targetfd )

        利用函數dup，我們可以複製一個描述符。傳給該函數一個既有的描述符，它就會返回一個新的描述符，這個新的描述符是傳給它的描述符的拷貝，即他們將共用同一個檔案表。

        而dup2，則會複製oldfd所指向的檔案表結構到targetfd所指向的檔案表結構，這樣就使targetfd重新導向到oldfd了，並且是指向oldfd所指的檔案表結構的。

下面的程式就是利用管道及重新導向來進行2個進程間的通訊的。

在父進程中建立了2個子進程A、B，並在父進程中建立了管道A_to_B[2]，

我們的任務是將進程A的輸出做為進程B的輸入 。

為此，首先在子進程A中將其標準輸出重新導向到管道的寫端A_to_B[1]，然後在子進程B中將管道的讀端A_to_B[0]重新導向到B的標準輸入，如此即可。

下面是代碼：

int A_to_B[2];//儲存管道描述符
if(pipe(A_to_B)<0)//建立管道
{
 printf("建立管道失敗！");
 exit(0);
}
if(fork()==0){//這是子進程1
 close(A_to_B[0]);//關閉讀端
 if(dup2(A_to_B[1],STDOUT_FILENO)!=STDOUT_FILENO){//子進程1的輸出重新導向到管道的輸入
  printf("重新導向失敗！");
  exit(0);
 }
 close(A_to_B[1]);
 execvp(cmd_A->exe_path,cmd_A->argv);
}
if(fork()==0){//這是子進程2
 close(A_to_B[1]);//為進程2關閉寫端
 dup2(A_to_B[0],STDIN_FILENO);//管道的輸出重新導向到子進程2的輸入
 close(A_to_B[0]);
 execvp(cmd_B->exe_path,cmd_B->argv);
}
else{//父進程
 wait(NULL);
}