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 个）创建 PIPE
• 使用 exec() 执行新进程
• 将进程的 STDIN 连接到之前创建的管道。
• 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规避任何驱动器访问。

我知道使用 PIPE 系统调用创建管道非常简单 并且我可以使用 popen 来创建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？

Answer 1

根据您的需要，您可能会发现使用 mkfifo(1) 来创建命名管道并让您的进程读/写该文件会更容易。虽然文件是在文件系统中命名的，但使用匿名管道的开销不应该是可观的。

Answer 2

你需要非常小心管道：

1. 调用 pipe() 两次，一次用于 pipe-to-child，一次用于 pipe-from-child，产生 4 个文件描述符。
2. 调用 fork()。
3. 儿童：
   • 在标准输入（文件描述符 0）上调用 close()。
   • 调用 dup() - 或 dup2() - 将管道到子节点的读取端变为标准输入。
   • 在子管道的读取端调用 close()。
   • 在 pipe-to-child 的写入端调用 close()。
   • 在标准输出（文件描述符 1）上调用 close()。
   • 调用 dup() - 或 dup2() - 将子管道的写端写入标准输出
   • 在子管道的写入端调用 close()。
   • 在子管道的读取端调用 close()。
   • 执行所需的程序。
4. 在父级中：
   • 在管道到子节点的读取端调用 close。
   • 在子管道的写入结束时调用 close。
   • 在子管道的写入端循环向子节点发送数据，并在子管道的读取端从子节点读取数据
   • 当不再发送给孩子时，关闭管道到孩子的写入端。
   • 收到所有数据后，关闭子管道的读取端。

注意有多少关闭，尤其是在孩子中。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。如果您省略关闭管道，则两个程序都无法正确检测到 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，程序将无限期挂起。

请注意，此解决方案不会改变孩子的标准误差；它与父级的标准错误位于同一位置。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，那么也要对子级的标准错误采取适当的措施。

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。

类似：

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