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Linux编程使用管道实现popen(linux中管道的用法)

nanyue 2024-09-10 16:17:27 技术文章 4 ℃


popen是什么

Linux中的popen()函数可以在程序中执行一个shell命令,并返回命令执行的结果。有两种操作模式,分别为读和写。在读模式中,程序中可以读取到命令的输出,其中有一个应用就是获取网络接口的参数。在写模式中,最常用的是创建一个新的文件或开启其他服务等。

简单来说,popen的作用是我们可以对程序a的输入或输出做一个过滤操作,也就是可以直接获取程序a的输入或输出,这里只能获取一个。

头文件:

#include <stdio.h>

函数原型:

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

函数说明:

popen()函数通过创建一个管道,调用fork()产生一个子进程,执行一个shell以运行命令来开启一个进程。这个管道必须由pclose()函数关闭,而不是fclose()函数。pclose()函数关闭标准I/O流,等待命令执行结束,然后返回shell的终止状态。如果shell不能被执行,则pclose()返回的终止状态与shell已执行exit一样。

type参数只能是读或者写中的一种,得到的返回值(标准I/O流)也具有和type相应的只读或只写类型。如果type是"r"则文件指针连接到command的标准输出;如果type是"w"则文件指针连接到command的标准输入。

command参数是一个指向以NULL结束的shell命令字符串的指针。这行命令将被传到bin/sh并使用-c标志,shell将执行这个命令。

popen()的返回值是个标准I/O流,必须由pclose来终止。前面提到这个流是单向的(只能用于读或写)。向这个流写内容相当于写入该命令的标准输入,命令的标准输出和调用popen()的进程相同;与之相反的,从流中读数据相当于读取命令的标准输出,命令的标准输入和调用popen()的进程相同。

返回值:

如果调用fork()或pipe()失败,或者不能分配内存将返回NULL,否则返回标准I/O流。popen()没有为内存分配失败设置errno值。如果调用fork()或pipe()时出现错误,errno被设为相应的错误类型。如果type参数不合法,errno将返回EINVAL。

我们一贯的风格还是去除无用的错误检查,假设全部成功。

尝试使用一下popen

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#define BUF_SIZE 1024

char buf[BUF_SIZE];


int main(void)

{

FILE * p_file = NULL;

p_file = popen("if a", "r"); //程序a

while (fgets(buf, BUF_SIZE, p_file) != NULL) {

fprintf(stdout, "%s", buf);

}

pclose(p_file);

return 0;

}


实现我们的程序

分析popen中用到的技术

在popen中执行了另一个程序a,需要fork和execve函数

子进程a需要将文件描述符1或0复制到管道,需要dup2函数

复制1还是0需要判断传入的是r还是w

将文件描述符复制到标准io 需用 fdopen

static pid_t    *childpid = NULL;  
                        /* ptr to array allocated at run-time */  
static int      maxfd;  /* from our open_max(), {Prog openmax} */  

#define SHELL   "/bin/sh"  

FILE * popen(const char *cmdstring, const char *type)  
{  
  // 屏蔽信号
    signal(SIGCHLD,NULL);
    signal(SIGINT,NULL);
    signal(SIGQUIT,NULL);
    int     i, pfd[2];  
    pid_t   pid;  
    FILE    *fp;  

    if (childpid == NULL) {     /* first time through */  
                /* allocate zeroed out array for child pids */  
        maxfd = open_max();  
        if ( (childpid = calloc(maxfd, sizeof(pid_t))) == NULL)  
            return(NULL);  
    }  

    pipe(pfd)
    else if (fork() == 0) {                      
        if (*type == 'r') {
          // 读取的话关闭 fd0
            close(pfd[0]);  
            if (pfd[1] != STDOUT_FILENO) {  
                dup2(pfd[1], STDOUT_FILENO);  
                close(pfd[1]);  
            }  
        } else { 
          // 写入关闭fd1
            close(pfd[1]);  
            if (pfd[0] != STDIN_FILENO) {  
                dup2(pfd[0], STDIN_FILENO);  
                close(pfd[0]);  
            }  
        }  
        for (i = 0; i < maxfd; i++)  
            if (childpid[ i ] > 0)  
                close(i);  

        execl(SHELL, "sh", "-c", cmdstring, (char *) 0);  
        _exit(127);  
    }  
                                /* parent */  
    if (*type == 'r') {  
        close(pfd[1]);  
      //将文件描述符复制到标准io 需用 fdopen
        if ( (fp = fdopen(pfd[0], type)) == NULL)  
            return(NULL);  
    } else {  
   
        close(pfd[0]);  
      //将文件描述符复制到标准io 需用 fdopen
        if ( (fp = fdopen(pfd[1], type)) == NULL)  
            return(NULL);  
    }  
    childpid[fileno(fp)] = pid; /* remember child pid for this fd */  
    return(fp);  
}


这个popen中仍然存在的问题

  • popen在执行的过程中,父进程并没有等待子进程运行完成,所以popen是并行执行
  • 使用popen函数时,必须在调用popen函数之后调用pclose函数来回收子进程,否则子进程就会变成一个僵尸进程,会造成操作系统内存泄漏


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