程序間通訊－－popen函式和pclose函式blog.chinaunix.net/xmlrpc.php?r=blog/article&uid=25940216&id=3206312
因為一個普遍的操作是為另一個程序建立一個管道，或者讀它的輸出或向它傳送輸入，所以標準I／O庫歷史上提供了popen和pclose函式。這兩 個函式處理我們自己一直在做的髒活：建立一個管道、fork一個子程序、關閉管道無用的端，執行一個外殼來執行這個命令，等待命令終止。
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#include <stdio.h>
-
FILE *popen(const char *cmdstring, const char *type);
-
成功返回檔案指標，錯誤返回NULL。
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int pclose(FILE *fp);
- 返回cmdstring的終止狀態，錯誤返回-1。
函式popen執行一個fork和exec來執行cmdstring，並返回一個標準I／O檔案指標。如果type是“r”，那麼檔案指標被連線到cmdstring的標準輸入。
如果type是“w”，那麼檔案指標被連線到cmdstring的標準輸入。
一種記住popen的最後一個引數的方法是：像fopen一樣，返回的檔案指標在“r”的type時是可讀的，或在“w”的type時是可寫的。
pclose函式關閉標準I／O流，等待命令的終止，返回外殼的終止狀態。（我們在8.6節描述過終止狀態。system函式，8.13節，也返回終止狀態。）如果外殼不能被執行，pclose返回的狀態就好像外殼執行了一個exit(127)。
cmdstring被Bourne shell，如
sh -c cmdstring
這意味著外殼展開了cmdstring裡的任何特殊字元。例如，這允許我們說：fp = popen("ls *.c", "r");或fp = popen("cmd 2>&1", "r");
讓我們用popen重新實現15.2節的第二個程式。
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#include <stdio.h>
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#define PAGER "${GAGER:-more}" /* environment variable, or default */
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#define MAXLINE 4096
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int
-
main(int argc, char *argv[])
-
{
-
char line[MAXLINE];
-
FILE *fpin, *fpout;
-
if (argc != 2) {
-
printf("usage: a.out \n");
-
exit(1);
-
}
-
if ((fpin = fopen(argv[1], "r")) == NULL) {
-
printf("can't open %s\n", argv[1]);
-
exit(1);
-
}
-
if ((fpout = popen(PAGER, "w")) == NULL) {
-
printf("popen error\n");
-
exit(1);
-
}
-
/* copy argv[1] to pager */
-
while (fgets(line, MAXLINE, fpin) != NULL) {
-
if (fputs(line, fpout) == EOF) {
-
printf("fputs error to pipe\n");
-
exit(1);
-
}
-
}
-
if (ferror(fpin)) {
-
printf("fgets error\n");
-
exit(1);
-
}
-
if (pclose(fpout) == -1) {
-
printf("pclose error\n");
-
exit(1);
-
}
-
exit(0);
- }
使用popen減少了我們必須寫的程式碼量。
外殼命令${PAGER:-more}說如果這個外殼變數PAGER被定義且非空則使用它，否則使用字串more。
下面的程式碼展示了popen和pclose的我們的版本。
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#include <errno.h>
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#include <fcntl.h>
-
#include <stdio.h>
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#include <unistd.h>
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/*
-
* Pointer to array allocated at run-time.
-
*/
-
static pid_t *childpid = NULL;
-
/*
-
* From our open_max(), Section
2.5.
-
*/
-
static int maxfd;
-
FILE *
-
popen(const char *cmdstring, const char *type)
-
{
-
int i;
-
int pfd[2];
-
pid_t pid;
-
FILE *fp;
-
/* only allow "r" or "w" */
-
if ((type[0] != 'r' && type[0] != 'w') || type[1] != 0) {
-
errno = EINVAL; /* required
by POSIX */
-
return(NULL);
-
}
-
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);
-
}
-
if (pipe(pfd) < 0)
-
return(NULL); /* errno set by
pipe() */
-
if ((pid = fork()) < 0) {
-
return(NULL); /* errno set by
fork() */
-
} else if (pid == 0) { /* child */
-
if (*type == 'r') {
-
close(pfd[0]);
-
if (pfd[1] != STDOUT_FILENO) {
-
dup2(pfd[1], STDOUT_FILENO);
-
close(pfd[1]);
-
}
-
} else {
-
close(pfd[1]);
-
if (pfd[0] != STDIN_FILENO) {
-
dup2(pfd[0], STDIN_FILENO);
-
close(pfd[0]);
-
}
-
}
-
/* close all descriptors in childpid[] */
-
for (i = 0; i < maxfd; i++)
-
if (childpid[i] > 0)
-
close(i);
-
execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);
-
_exit(127);
-
}
-
/* parent continues... */
-
if (*type == 'r') {
-
close(pfd[1]);
-
if ((fp = fdopen(pfd[0], type)) == NULL)
-
return(NULL);
-
} else {
-
close(pfd[0]);
-
if ((fp = fdopen(pfd[1], type)) == NULL)
-
return(NULL);
-
}
-
childpid[fileno(fp)] = pid; /* remember
child pid for this fd */
-
return(fp);
-
}
-
int
-
pclose(FILE *fp)
-
{
-
int fd, stat;
-
pid_t pid;
-
if (childpid == NULL) {
-
errno = EINVAL;
-
return(-1); /* popen() has
never been called */
-
}
-
fd = fileno(fp);
-
if ((pid = childpid[fd]) == 0) {
-
errno = EINVAL;
-
return(-1); /* fp
wasn't opened by popen() */
-
}
-
childpid[fd] = 0;
-
if (fclose(fp) == EOF)
-
return(-1);
-
while (waitpid(pid, &stat, 0) < 0)
-
if (errno != EINTR)
-
return(-1); /* error other
than EINTR from waitpid() */
-
return(stat); /* return
child's termination status */
- }
儘管popen的核心和我們在本章前面使用的程式碼相似，但是有許多我們需要小心的細節。首先，每個popen被呼叫時，我們必須記住我們建立 的子程序的程序ID和它的檔案描述符或FILE指標。我們選擇在childpid數組裡儲存子程序的ID，並索引它來得到檔案描述符。通過這種方法，當 pclose在用FILE指標作為引數被呼叫時我們呼叫標準I／O函式fileno來得到檔案描述符，然後把子程序ID用在waitpid呼叫裡。因為一 個組宣程序不只一次呼叫popen是可能的，所以我們動態分配childpid陣列（在第一次popen被呼叫時），它有足夠大的空間來容納和檔案描述符 數量相同的子程序。
呼叫pipe和fork然後為每個程序複製恰當的描述符和我們在本章前面做的事件相似。
POSIX.1要求popen關閉任何在子程序裡通過上次popen呼叫開啟的流。為了做到這個，我們遍歷子程序裡的childpid陣列，關掉任何仍然開啟的描述符。
如 果pclose呼叫者已為SIGCHLD設立一個訊號處理機會發生什麼？pclose裡的waitpid呼叫會返回EINTR的錯誤。因為呼叫者被允許捕 獲這個訊號（或任何可能中斷waitpid的其它訊號），所以我們簡單地再次呼叫waitpid，如果它被一個捕獲的訊號中斷。
注意如果應用呼叫waitpid並獲得popen建立的子程序的退出狀態，那麼我們將在應用呼叫pclose的時候呼叫waitpid，發現子程序不再存在，返回-1並設定errno為ECHILD。這是POSIX.1在這種情況所要求的行為。
pclose的早期版本返回一個EINTR的錯誤，如果一個訊號中斷了wait。同樣，一些早期版本的plose在wait期間阻塞或忽略訊號SIGINT、SIGQUIT和SIGHUP。這不被POSIX.1允許。
注 意popen決不應該被一個設定使用者ID或設定組ID程式呼叫。當它執行命令時，popen做等價於execl("/bin/sh", "sh", "-c", command, NULL);的事，它用從呼叫者繼承下來的環境執行外殼和command。一個惡意使用者可以操作環境，以便外殼執行不被期望的命令，使用從設定ID檔案模 式得到的許可權。
popen特別適合的事是執行簡單的過濾器來轉換執行的命令的輸入或輸出。這是一個命令想要建立自己的管道的情況。
考 慮一個向標準輸出寫一個提示並從標準輸入讀一任的應用。使用popen，我們可以在應用和它的輸入之間插入一個程式來轉換輸入。這些程序的排列為：父程序 建立一個子程序執行這個過濾器，並建立管道，使過濾器的標準輸出變為管道的寫端。父程序向用戶終端輸出提示，使用者通過終端向過濾器輸入，而過濾器的輸出通 過管道，被父程序讀取。
例如，這個轉換可以是路徑名擴充套件，或者提供一個歷史機制（記住前一個輸入的命令）。
下面的程式碼展示了一個簡單的過濾器來證明這個操作。這個過濾拷貝標準輸入到標準輸出，把任何大寫字元輪換為小寫。在寫一個換行符我們小心地ffush標準輸出的原因在下節談到協程序時討論。
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#include <stdio.h>
-
int
-
main(void)
-
{
-
int c;
-
while ((c = getchar()) != EOF) {
-
if (isupper(c))
-
c = tolower(c);
-
if (putchar(c) == EOF) {
-
printf("output error\n");
-
exit(1);
-
}
-
if (c == '\n')
-
fflush(stdout);
-
}
-
exit(0);
- }
我們把這個過濾器編譯為可執行檔案filter_upper_to_lower，我們在下面程式碼裡使用popen呼叫它。
-
#include <stdio.h>
-
#define MAXLINE 4096
-
int main(void)
-
{
-
char line[MAXLINE];
-
FILE *fpin;
-
if ((fpin = popen("./filter_upper_to_lower", "r")) == NULL) {
-
printf("popen error\n");
-
exit(1);
-
}
-
for (;;) {
-
fputs("prompt> ", stdout);
-
fflush(stdout);
-
if (fgets(line, MAXLINE, fpin) == NULL) /* read
from pipe */
-
break;
-
if (fputs(line, stdout) == EOF) {
-
printf("fputs error to pipe\n");
-
exit(1);
-
}
-
}
-
if (pclose(fpin) == -1) {
-
printf("pclose error\n");
-
exit(1);
-
}
-
putchar('\n');
-
exit(0);
- }
我們需要在寫提示後呼叫fflush，因為標準輸出通常是行緩衝的，而提示沒有包行一個換行符。