Linux 管道作为输入和输出

Question

我想在 Linux 操作系统上的 C 程序中执行以下操作：

• 使用系统调用（或 2）创建 PIPE
• 使用 exec() 执行新进程
• 将进程的 STDIN 连接到先前创建的管道。
• 将进程的输出连接到另一个 PIPE。

这个想法是为了性能目的而绕过任何驱动器访问。

我知道使用 PIPE 系统调用创建管道非常简单 我可以使用 popen 创建一个用于输入或输出目的的管道。

但是您将如何对输入和输出执行此操作呢？

Answer 1

您需要非常小心地处理管道：

1. 调用 pipeline() 两次，一次用于管道到子级，一次用于管道从子级，产生 4 个文件描述符。
2. 调用 fork()。
3. 儿童时期：
   • 在标准输入（文件描述符 0）上调用 close()。
   • 调用 dup() - 或 dup2() - 将管道到子级的读取结尾转换为标准输入。
   • 在管道到子级的读取端调用 close()。
   • 在管道到子级的写入结束时调用 close()。
   • 在标准输出（文件描述符 1）上调用 close()。
   • 调用 dup() - 或 dup2() - 将 pipeline-from-child 的写入结尾写入标准输出
   • 在 Pipe-from-child 的写入结束时调用 close()。
   • 在 Pipe-from-child 的读取端调用 close()。
   • 执行所需的程序。
4. 在父级中：
   • 在管道到子级的读取端调用 close。
   • 在 Pipe-from-child 的写入端调用 close。
   • 循环在管道到子级的写入端将数据发送到子级，并在管道从子级的读取端从子级读取数据
   • 当不再需要发送给子级时，关闭管道到子级的写入端。
   • 收到所有数据后，关闭 pipeline-from-child 的读取端。

注意有多少个闭合，尤其是在孩子身上。如果使用 dup2()，则不必显式关闭标准输入和输出；但是，如果您执行显式关闭，则 dup() 可以正常工作。另请注意，dup() 和 dup2() 都不会关闭重复的文件描述符。如果您忽略关闭管道，则两个程序都无法正确检测 EOF；当前进程仍然可以写入管道的事实意味着管道上没有 EOF，并且程序将无限期挂起。

请注意，此解决方案不会改变子级的标准错误；它会到达与父级的标准错误相同的位置。通常，这是正确的。如果您有特定要求以不同方式处理来自子级的错误消息，则也对子级的标准错误采取适当的操作。

Answer 2

根据您的需要，您可能会发现使用 mkfifo(1) 来创建命名管道并使进程读/写该文件更容易。虽然文件在文件系统中命名，但使用匿名管道的开销不应太大。

Answer 3

最简单的方法可能是执行 /bin/sh，这样您就可以使用熟悉的 shell 语法来指定管道并减轻所有复杂性。

像这样的东西：

execlp("sh", "-c", "cat /dev/zero | cat > /dev/null", NULL);