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重定向子進程控制台程序的輸入輸出

本文轉載自   查看原文   2014-05-16 15:19   9410    cmd

重定向子進程控制台程序的輸入輸出

重定向所做的工作都在父進程,但需要子進程遵守下面的規則：

子進程程序在輸出代碼后,等待輸入之前需要調用fflush(stdout)函數，這樣把輸出的內容放入緩沖區，父進程才能及時的讀到輸出數據。

不遵守以上規則就沒辦法實現有效的交互了，cmd.exe是遵守這個規則的典范,大部分控制台程序都不遵守這個規則。今天我試圖給Google的V8 Javascript 的Shell搞一個GUI，方便我輸入Javascript程序，就遇到了v8_shell不遵守這個的問題。好在有源代碼，研究了一下，加上兩個fflush(stdout)就行了。

還有一個需要注意的就是，在向子進程的stdin寫內容時，一定要在最后加上"\r\n"，否則直到父進程終止時子進程才能收到這些輸入，這時已經太晚了。這很奇怪，但確實如此。加上fflush(stdin)應該會更加保險。

MSDN的CreatePipe函數的Examples的鏈接內容對於這個主題也有講述，但不夠清晰扼要。
CodeProject也有個例子，能夠正確運行，但建議你用cmd.exe做子進程進行試驗。

管道是一種有兩個端點的通信通道。你使用管道在兩個進程間或同一進程內交換數據。它有點像手提對講機，雙方一人一個就可以通話了。
存在兩種管道：匿名管道和命名管道。匿名管道是匿名的，使用時你無需知道它的名字。命名管道相反，使用時你必須知道它的名字。
另一種分類：單向管道和雙向管道。單向管道數據流式單向的，像發傳真；雙向管道數據流是雙向的，像打電話。
匿名管道總是單向的，命名管道可以是單向或雙向的。命名管道可以用在網絡環境，服務器通過它連接到幾個客戶。在本教材，我們詳細研究匿名管道。匿名管道用於父子進程間的通信，或子進程間的通信。當你處理控制台程序時，匿名管道真的很有用。控制台程序類似於DOS窗口，但是它是完全的32位Windows程序，可以使用任何GUI函數，只不過它比通常的GUI程序多了一個控制台而已。控制台程序有三個句柄，標准輸入、標准輸出、錯誤輸出。
你可以調用GetStdHandle獲得控制台程序的三個句柄。GUI程序沒有控制台，如果你調用GetStdHandle，會返回錯誤。如果你想在GUI程序中使用控制台，那么可以使用AllocConsole，用完后請調用FreeConsole。
匿名管道常用於重定向控制台子進程的輸入輸入，父進程可以是控制台或GUI程序。我們可以替換控制台程序的輸入和輸出，而那個控制台程序渾然不覺。引用面向對象編程的術語，這是一種多態。這種方法很強大，我們無需對子進程做任何改變。
另外你要知道的是控制台程序從哪里獲得那些標准句柄。當控制台進程被創建時，父進程有兩個選擇：為子進程創建一個新的控制台，或者讓子進程繼承它的控制台。
介紹一下CreatePipe函數，該函數用於創建匿名管道。
BOOL WINAPI CreatePipe(
  __out     PHANDLE hReadPipe,
  __out     PHANDLE hWritePipe,
  __in_opt  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpPipeAttributes,
  __in      DWORD nSize
);
hReadPipe 接受管道讀句柄的變量指針
hWritePipe 接受管道寫句柄的變量指針
lpPipeAttributes 安全屬性，決定子進程是否可以繼承返回的讀寫句柄
nSize  管道保留使用的緩沖大小，這僅僅是一個建議大小，你可以使用NULL表示使用缺省大小。
如果調用成功，返回值非0，否則，返回值為0。
如果調用成功，你會得到兩個句柄，一頭用於讀，一頭用於寫。下面我列出重定向子進程標准輸出到父進程的步驟，我們使用GUI做為父進程，因為這更有意義。

1 使用CreatePipe創建一個匿名管道。不要忘記設置SECURITY_ATTRIBUTES的bInheritable成員為TRUE，這樣子進程就可以繼承這些句柄。
2 調用CreateProcess創建子進程。我們需要准備CreateProcess函數的STARTUPINFO參數
      cb : STARTUPINFO結構體的大小。
      dwFlags : flag枚舉。為了達到目的，我們應該使用STARTF_USESHOWWINDOW | STARTF_USESTDHANDLES
      hStdOutput and hStdError : 你希望子進程使用的標准輸出和錯誤輸出的句柄。為了達到目的，我們把這個管道的寫端用於子進程的標准輸出和錯誤輸出。這樣當子進程輸出錯誤和其他信息時，實際是在向管道寫入。
      wShowWindow 決定窗口的顯示狀態。為了達到目的，我們使用SW_HIDE來隱藏控制台窗口。
 子進程創建后，是處於休眠狀態的。
3 使用CloseHandle關閉管道的寫句柄。這是必須的。父進程不使用這個句柄，如果存在多個寫句柄，那么管道不會工作。但是，不要在調用CreateProcess前關閉管道的寫句柄，否則管道就作廢了。你應該在CreateProcess調用返回后，從讀管道端讀取子進程的數據之前關閉管道。
4 使用ReadFile從讀管道端讀取數據。在你調用ReadFile后，子進程會開始運行。你可以把讀數據想象為用吸管喝飲料。你一直使用ReadFile讀數據，直到它返回0。對於讀來的數據，你想怎樣就怎樣，比如放進一個Edit控件。
5 最后，關閉讀管道句柄。

 

 

http://www.adintr.com/article/278

Windows管道(Pipe)重定向stdout,stderr,stdin

by other 
March 25, 2012, 1:50 p.m.

stdin是標准輸入，stdout是標准輸出，stderr是標准錯誤輸出。
大多數的命令行程序從stdin輸入，輸出到stdout或stderr，有時我們需要重定向stdout,stderr,stdin。比如：將輸出寫入文件，又或者我們要將命令行程序輸出結果顯示到Windows對話框中。

在Windows編程中，重定向需要用到管道(Pipe)的概念。管道是一種用於在進程間共享數據的機制。一個管道類似於一個管子的兩端，一端是寫入的，一端是讀出的。由一個進程從寫入端寫入、另一個進程從讀出端讀出，從而實現通信，就向一個“管道”一樣。

重定向的原理是：

首先聲明兩個概念：主程序(重定向的操縱者)、子進程(被重定向的子進程)

如果要重定位stdout的話，先生成一個管道， 管道的寫入端交給子進程去寫，主程序從管道的讀出端讀數據，然后可以把數據寫成文件、顯示等等。重定向stderr和stdout是相同的。

同理，要重定向stdin的話，生成一個管道， 管道的寫入端由主程序寫，子進程從管道的讀出端讀數據。

其中需要用到幾個Windows API :  CreatePipe, DuplicateHandle, CreateProcess, ReadFile, WriteFile 等，函數詳解可參見MSDN.


一、編程實現原理 ( C語言)

[html]  view plain copy
 
  1. #include <windows.h>  
  2.   
  3.   //定義句柄: 構成stdin管道的兩端句柄  
  4.   HANDLE  hStdInRead;         //子進程用的stdin的讀入端  
  5.   HANDLE  hStdInWrite;        //主程序用的stdin的讀入端  
  6.   
  7.   //定義句柄: 構成stdout管道的兩端句柄  
  8.   HANDLE  hStdOutRead;     ///主程序用的stdout的讀入端  
  9.   HANDLE  hStdOutWrite;    ///子進程用的stdout的寫入端  
  10.   
  11.   //定義句柄: 構成stderr管道的句柄，由於stderr一般等於stdout,我們沒有定義hStdErrRead，直接用hStdOutRead即可  
  12.   HANDLE  hStdErrWrite;       ///子進程用的stderr的寫入端  
  13.   
  14.   //定義一個用於產生子進程的STARTUPINFO結構體 （定義見CreateProcess,函數說明）  
  15.   STARTUPINFO siStartInfo;  
  16.   //定義一個用於產生子進程的PROCESS_INFORMATION結構體 （定義見CreateProcess,函數說明）  
  17.   PROCESS_INFORMATION piProcInfo;  
  18.   
  19.   
  20.   //產生一個用於stdin的管道，得到兩個HANDLE:  hStdInRead用於子進程讀出數據，hStdInWrite用於主程序寫入數據  
  21.   //其中saAttr是一個STARTUPINFO結構體，定義見CreatePipe函數說明  
  22.   if   (!CreatePipe(&hStdInRead, &hStdInWrite,&saAttr, 0))  
  23.           return;  
  24.   
  25.   //產生一個用於stdout的管道，得到兩個HANDLE:  hStdInRead用於主程序讀出數據，hStdInWrite用於子程序寫入數據  
  26.   if  (!CreatePipe(&hStdOutRead, &hStdOutWrite,&saAttr, 0))  
  27.         return;  
  28.   //由於stderr一般就是stdout, 直接復制句柄hStdOutWrite，得到 hStdErrWrite  
  29.    if (!DuplicateHandle(GetCurrentProcess(), hStdOutWrite, GetCurrentProcess(), &hStdErrWrite, 0, TRUE, DUPLICATE_SAME_ACCESS))  
  30.       return;  
  31.   
  32.   //對STARTUPINFO結構體賦值，對stdin,stdout,stderr的Handle設置為剛才得到的管道HANDLE  
  33.   ZeroMemory( &siStartInfo, sizeof(STARTUPINFO) );  
  34.   siStartInfo.cb = sizeof(STARTUPINFO);  
  35.   siStartInfo.dwFlags  |= STARTF_USESHOWWINDOW;  
  36.   siStartInfo.dwFlags  |= STARTF_USESTDHANDLES;  
  37.   siStartInfo.hStdOutput = hStdOutWrite;     //意思是：子進程的stdout輸出到hStdOutWrite  
  38.   siStartInfo.hStdError  =  hStdErrWrite;        //意思是：子進程的stderr輸出到hStdErrWrite  
  39.   siStartInfo.hStdInput  = hStdInRead;  
  40.   
  41.   // 產生子進程，具體參數說明見CreateProcess函數  
  42.   bSuccess = CreateProcess(NULL,  
  43.       CommandLine,    // 子進程的命令行  
  44.       NULL,                   // process security attributes  
  45.       NULL,                   // primary thread security attributes  
  46.       TRUE,                   // handles are inherited  
  47.       0,                          // creation flags  
  48.       NULL,                  // use parent's environment  
  49.       NULL,                  // use parent's current directory  
  50.       &siStartInfo,      // STARTUPINFO pointer  
  51.       &piProcInfo);     // receives PROCESS_INFORMATION  
  52.   
  53.    //如果失敗，退出  
  54.    if (!bSuccess ) return;  
  55.   
  56.     //然后，就可以讀寫管道了  
  57.     //寫入stdin，具體代碼在一個WriteToPipe函數中  
  58.     WriteToPipe();  
  59.   
  60.    //不斷子檢測進程有否結束  
  61.     while (GetExitCodeProcess(piProcInfo.hProcess,&process_exit_code))  
  62.         {  
  63.             //讀stdout,stderr  
  64.            ReadFromPipe();  
  65.            //如果子進程結束，退出循環  
  66.            if (process_exit_code!=STILL_ACTIVE) break;  
  67.         }  


 
具體看一下WriteToPipe(), ReadFromPipe函數:

[html]  view plain copy
 
  1. //寫入stdin  
  2. BOOL WriteToPipe()  
  3. {  
  4.   DWORD dwWritten;  
  5.   BOOL bSuccess = FALSE;  
  6.     
  7.  //用WriteFile，從hStdInWrite寫入數據，數據在in_buffer中，長度為dwSize  
  8.   bSuccess = WriteFile( hStdInWrite, in_buffer, dwSize, &dwWritten, NULL);  
  9.   return bSuccess;  
  10. }  

 

[html]  view plain copy
 
  1. // 讀出stdout  
  2. BOOL ReadFromPipe()  
  3. {  
  4.   char out_buffer[4096];  
  5.   DWORD dwRead;    
  6.   BOOL bSuccess = FALSE;  
  7.   
  8.    //用WriteFile，從hStdOutRead讀出子進程stdout輸出的數據，數據結果在out_buffer中，長度為dwRead  
  9.    bSuccess = ReadFile( hStdOutRead, out_buffer, BUFSIZE, &dwRead, NULL);  
  10.    if ((bSuccess) && (dwRead!=0))  //如果成功了，且長度>0  
  11.              {  
  12.                    // 此處加入你自己的代碼  
  13.                    // 比如：將數據寫入文件或顯示到窗口中  
  14.              }  
  15.   return bSuccess;  
  16. }  


OK，到此原理寫完了。為簡化說明原理，上述代碼省略了出錯處理、結束處理(如:CloseHandle等)，具體可以參見我的源碼。


二、封裝、實用的代碼

上述過程有些麻煩，實際使用中，我封裝成幾個函數:

首先定義三個回調函數 (就是函數指針類型)

//當stdin輸入時，調用此函數。將要寫的數據寫入buf中，*p_size寫為數據長度即可。
typedef void FuncIn(char *buf,int *p_size);

//當stdout,stderr輸出時，調用此函數。可讀取的數據在buf中，數據長度為size。
typedef void FuncOut(char *buf,int size);

//當子進程持續過程中，周期性調用此函數，設置p_abort可中斷子進程。
typedef void FuncProcessing(int *p_abort);

然后定義了四個函數

//執行一個命令行，重定向stdin, stdout,stderr。
//OnStdOut是回調函數指針，當有輸出時，OnStdOut被調用。
//OnStdIn是回調函數指針，當輸入時，OnStdIn被調用。
int ExecCommandEx(char *szCommandLine,char *CurrentDirectory,char *Environment,unsigned short ShowWindow,
              FuncOut *OnStdOut,FuncProcessing *OnProcessing,FuncIn *OnStdIn);

//執行一個命令行，重定向stdout,stderr。
//OnLineOut是回調函數指針，當有一行輸出時，OnLineOut被調用。
int ExecCommandOutput(char *szCommandLine,char *Environment,unsigned short ShowWindow,
                       FuncOut *OnLineOut,FuncProcessing *OnProcessing);

//執行一個命令行，等待子進程結束，返回子進程的程序退出代碼。不處理重定向。
int ExecCommandWait(char *szCommandLine,unsigned short ShowWindow,FuncProcessing *OnProcessing);

//執行一個命令行，不等待子進程結束，即返回。不處理重定向。功能相當於 Windows API  WinExec.
int ExecCommandNoWait(char *szCommandLine,unsigned short ShowWindow);


還定義了一個存儲數據的EXEC_INFO結構體及操作它的函數。

全部代碼為C語言，在JExecution.c, JExecution.h兩個文件中。只用到了Windows API，沒有用MFC及其他庫。


三、使用方法

有了JExecution.c，使用就很方便了。比如：

[html]  view plain copy
 
  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <windows.h>  
  3. #include "JExecution.h"  
  4.   
  5. //定義一個處理輸出的回調函數  
  6. void OnLineOut(char *buf,int size)  
  7. {  
  8.    printf("%s\n", buf);  
  9. }  
  10.   
  11.   
  12. int main(int argc, char* argv[])  
  13. {  
  14.   int n;  
  15.   char *command;  
  16.   
  17.   command = "cmd.exe  /r dir/w ";   //這個命令的意思就是調用DOS，執行dir命令，顯示當前目前下的文件  
  18.   n=ExecCommandOutput(command,NULL,SW_HIDE,OnLineOut,NULL);  
  19.   printf("<Return:>%d",n);  
  20. }  


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