popen()可以像pipe()一样创建双向管道吗？叉（）？

Question

我正在用 C++（主要是 C）在模拟文件系统上实现管道。它需要在主机 shell 中运行命令，但在模拟文件系统上执行管道本身。

我可以通过 pipe()、fork() 和 system() 系统调用来实现此目的，但我更喜欢使用 < code>popen() （它处理创建管道、分叉进程以及将命令传递给 shell）。这可能是不可能的，因为（我认为）我需要能够从管道的父进程写入，在子进程端读取，从子进程写回输出，最后从父进程读取该输出。我的系统上的 popen() 手册页显示可以使用双向管道，但我的代码需要在旧版本仅支持单向管道的系统上运行。

通过上面的单独调用，我可以打开/关闭管道来实现此目的。可以使用popen()吗？

举个简单的例子，运行ls -l | grep .txt | grep cmds 我需要：

• 打开管道和进程以在主机上运行 ls -l；读回其输出
• 将 ls -l 的输出通过管道传输回我的模拟器
• 打开管道和进程，在主机上的 管道输出上运行 grep .txt ls -l
• 将其输出通过管道传输回模拟器（卡在此处）
• 打开管道和进程以在主机上的 grep .txt 管道输出上运行 grep cmds
• 将其输出传送回模拟器并打印它

ma​​n popen

从 Mac OS X：

popen() 函数“打开”一个 通过创建双向过程 管道、分叉和​​调用 shell。 之前的 popen() 打开的任何流 父进程中的调用已关闭 在新的子进程中。 从历史上看，popen() 已被实现 带单向管；因此， 许多仅 popen() 的实现 允许模式参数指定 阅读或写作，而不是两者兼而有之。因为 popen() 现在使用 双向管道，模式参数 可以请求双向数据流。 mode 参数是一个指向 必须以空字符结尾的字符串 'r' 表示读取， 'w' 表示写入，或者 'r+' 用于读取和写入。

Answer 1

我建议编写您自己的函数来为您执行管道/分叉/系统操作。您可以让该函数生成一个进程并返回读/写文件描述符，如...

typedef void pfunc_t (int rfd, int wfd);

pid_t pcreate(int fds[2], pfunc_t pfunc) {
    /* Spawn a process from pfunc, returning it's pid. The fds array passed will
     * be filled with two descriptors: fds[0] will read from the child process,
     * and fds[1] will write to it.
     * Similarly, the child process will receive a reading/writing fd set (in
     * that same order) as arguments.
    */
    pid_t pid;
    int pipes[4];

    /* Warning: I'm not handling possible errors in pipe/fork */

    pipe(&pipes[0]); /* Parent read/child write pipe */
    pipe(&pipes[2]); /* Child read/parent write pipe */

    if ((pid = fork()) > 0) {
        /* Parent process */
        fds[0] = pipes[0];
        fds[1] = pipes[3];

        close(pipes[1]);
        close(pipes[2]);

        return pid;

    } else {
        close(pipes[0]);
        close(pipes[3]);

        pfunc(pipes[2], pipes[1]);

        exit(0);
    }

    return -1; /* ? */
}

您可以在其中添加所需的任何功能。

Answer 2

你似乎已经回答了你自己的问题。如果您的代码需要在不支持 popen 打开双向管道的旧系统上运行，那么您将无法使用 popen （至少不能使用这是提供的）。

真正的问题是有关旧系统的确切功能。特别是，他们的 pipe 支持创建双向管道吗？如果他们有一个可以创建双向管道的 pipe，但 popen 没有，那么我会编写代码的主要流以使用 popen 具有双向管道，并提供 popen 的实现，该实现可以使用双向管道，该双向管道在需要的地方进行编译。

如果您需要支持足够老的系统，pipe 仅支持单向管道，那么您几乎只能使用 pipe、fork、< code>dup2 等，由您自己决定。我可能仍然会将其包装在一个函数中，该函数几乎就像现代版本的popen一样，但不是返回一个文件句柄，而是用两个文件句柄填充一个小结构文件句柄，一个用于子级的 stdin，另一个用于子级的 stdout。

Answer 3

POSIX 规定 popen() 调用并非旨在提供双向通信：

popen() 的模式参数是一个指定 I/O 模式的字符串：

1. 如果mode为r，当子进程启动时，其文件描述符STDOUT_FILENO应为管道的可写端，调用进程中的文件描述符fileno(stream)，其中stream为popen返回的流指针()，应为管道的可读端。
2. 如果mode为w，当子进程启动时，其文件描述符STDIN_FILENO应为管道的可读端，调用进程中的文件描述符fileno(stream)，其中stream为popen(返回的流指针) )，应为管道的可写端。
3. 如果 mode 为任何其他值，则结果未指定。

任何可移植代码都不会做出超出此范围的假设。 BSD popen() 与您的问题描述的类似。

此外，管道与套接字不同，每个管道文件描述符都是单向的。您必须创建两个管道，为每个方向配置一个。

Answer 4

在 netresolve 后端之一中，我正在与脚本对话，因此我需要写入其 stdin 并从其 stdout 读取。以下函数执行命令，并将 stdin 和 stdout 重定向到管道。您可以使用它并根据您的喜好进行调整。

static bool
start_subprocess(char *const command[], int *pid, int *infd, int *outfd)
{
    int p1[2], p2[2];

    if (!pid || !infd || !outfd)
        return false;

    if (pipe(p1) == -1)
        goto err_pipe1;
    if (pipe(p2) == -1)
        goto err_pipe2;
    if ((*pid = fork()) == -1)
        goto err_fork;

    if (*pid) {
        /* Parent process. */
        *infd = p1[1];
        *outfd = p2[0];
        close(p1[0]);
        close(p2[1]);
        return true;
    } else {
        /* Child process. */
        dup2(p1[0], 0);
        dup2(p2[1], 1);
        close(p1[0]);
        close(p1[1]);
        close(p2[0]);
        close(p2[1]);
        execvp(*command, command);
        /* Error occured. */
        fprintf(stderr, "error running %s: %s", *command, strerror(errno));
        abort();
    }

err_fork:
    close(p2[1]);
    close(p2[0]);
err_pipe2:
    close(p1[1]);
    close(p1[0]);
err_pipe1:
    return false;
}

https://github.com/crossdistro/netresolve/blob/master /backends/exec.c#L46

（我在 popen同时读写)

Answer 5

下面是代码（C++，但可以轻松转换为 C）：

#include <unistd.h>

#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <utility>

// Like popen(), but returns two FILE*: child's stdin and stdout, respectively.
std::pair<FILE *, FILE *> popen2(const char *__command)
{
    // pipes[0]: parent writes, child reads (child's stdin)
    // pipes[1]: child writes, parent reads (child's stdout)
    int pipes[2][2];

    pipe(pipes[0]);
    pipe(pipes[1]);

    if (fork() > 0)
    {
        // parent
        close(pipes[0][0]);
        close(pipes[1][1]);

        return {fdopen(pipes[0][1], "w"), fdopen(pipes[1][0], "r")};
    }
    else
    {
        // child
        close(pipes[0][1]);
        close(pipes[1][0]);

        dup2(pipes[0][0], STDIN_FILENO);
        dup2(pipes[1][1], STDOUT_FILENO);

        execl("/bin/sh", "/bin/sh", "-c", __command, NULL);

        exit(1);
    }
}

用法：

int main()
{
    auto [p_stdin, p_stdout] = popen2("cat -n");

    if (p_stdin == NULL || p_stdout == NULL)
    {
        printf("popen2() failed\n");
        return 1;
    }

    const char msg[] = "Hello there!";
    char buf[32];

    printf("I say \"%s\"\n", msg);

    fwrite(msg, 1, sizeof(msg), p_stdin);
    fclose(p_stdin);

    fread(buf, 1, sizeof(buf), p_stdout);
    fclose(p_stdout);

    printf("child says \"%s\"\n", buf);

    return 0;
}

可能的输出：

I say "Hello there!"
child says "     1      Hello there!"

Answer 6

无需创建两个管道并在每个进程中浪费一个文件描述符。只需使用套接字即可。 https://stackoverflow.com/a/25177958/894520