Windows管道(Pipe)重定向stdout,stderr,stdin

Windows管道(Pipe)重定向stdout,stderr,stdin JoStudio, 2011.7.6 stdin是标准输入，stdout是标准输出，stderr是标准错误输出。 大多数的命令行程序从stdin输入，输出到stdout或stderr，有时我们需要重定向stdout,stderr,stdin。比如：将输出写入文件，又或者我们要将命令行程序输出结果显示到Windows对话框中。 在Windows编程中，重定向需要用到管道(Pipe)的概念。管道是一种用于在进程间共享数据的机制。一个管道类似于一个管子的两端，一端是写入的，一端是读出的。由一个进程从写入端写入、另一个进程从读出端读出，从而实现通信，就向一个“管道”一样。 重定向的原理是： 首先声明两个概念：主程序(重定向的操纵者)、子进程(被重定向的子进程) 如果要重定位stdout的话，先生成一个管道， 管道的写入端交给子进程去写，主程序从管道的读出端读数据，然后可以把数据写成文件、显示等等。重定向stderr和stdout是相同的。 同理，要重定向stdin的话，生成一个管道， 管道的写入端由主程序写，子进程从管道的读出端读数据。 其中需要用到几个Windows API : CreatePipe, DuplicateHandle, CreateProcess, ReadFile, WriteFile 等，函数详解可参见MSDN. 一、编程实现原理 ( C语言) #include <windows.h> //定义句柄: 构成stdin管道的两端句柄 HANDLE hStdInRead; //子进程用的stdin的读入端 HANDLE hStdInWrite; //主程序用的stdin的读入端 //定义句柄: 构成stdout管道的两端句柄 HANDLE hStdOutRead; ///主程序用的stdout的读入端 HANDLE hStdOutWrite; ///子进程用的stdout的写入端 //定义句柄: 构成stderr管道的句柄，由于stderr一般等于stdout,我们没有定义hStdErrRead，直接用hStdOutRead即可 HANDLE hStdErrWrite; ///子进程用的stderr的写入端 //定义一个用于产生子进程的STARTUPINFO结构体 （定义见CreateProcess,函数说明） STARTUPINFO siStartInfo; //定义一个用于产生子进程的PROCESS_INFORMATION结构体 （定义见CreateProcess,函数说明） PROCESS_INFORMATION piProcInfo; //产生一个用于stdin的管道，得到两个HANDLE: hStdInRead用于子进程读出数据，hStdInWrite用于主程序写入数据 //其中saAttr是一个STARTUPINFO结构体，定义见CreatePipe函数说明 if (!CreatePipe(&hStdInRead, &hStdInWrite,&saAttr, 0)) return; //产生一个用于stdout的管道，得到两个HANDLE: hStdInRead用于主程序读出数据，hStdInWrite用于子程序写入数据 if (!CreatePipe(&hStdOutRead, &hStdOutWrite,&saAttr, 0)) return; //由于stderr一般就是stdout, 直接复制句柄hStdOutWrite，得到 hStdErrWrite if (!DuplicateHandle(GetCurrentProcess(), hStdOutWrite, GetCurrentProcess(), &hStdErrWrite, 0, TRUE, DUPLICATE_SAME_ACCESS)) return; //对STARTUPINFO结构体赋值，对stdin,stdout,stderr的Handle设置为刚才得到的管道HANDLE ZeroMemory( &siStartInfo, sizeof(STARTUPINFO) ); siStartInfo.cb = sizeof(STARTUPINFO); siStartInfo.dwFlags |= STARTF_USESHOWWINDOW; siStartInfo.dwFlags |= STARTF_USESTDHANDLES; siStartInfo.hStdOutput = hStdOutWrite; //意思是：子进程的stdout输出到hStdOutWrite siStartInfo.hStdError = hStdErrWrite; //意思是：子进程的stderr输出到hStdErrWrite siStartInfo.hStdInput = hStdInRead; // 产生子进程，具体参数说明见CreateProcess函数 bSuccess = CreateProcess(NULL, CommandLine, // 子进程的命令行 NULL, // process security attributes NULL, // primary thread security attributes TRUE, // handles are inherited 0, // creation flags NULL, // use parent's environment NULL, // use parent's current directory &siStartInfo, // STARTUPINFO pointer &piProcInfo); // receives PROCESS_INFORMATION //如果失败，退出 if (!bSuccess ) return; //然后，就可以读写管道了 //写入stdin，具体代码在一个WriteToPipe函数中 WriteToPipe(); //不断子检测进程有否结束 while (GetExitCodeProcess(piProcInfo.hProcess,&process_exit_code)) { //读stdout,stderr ReadFromPipe(); //如果子进程结束，退出循环 if (process_exit_code!=STILL_ACTIVE) break; } 具体看一下WriteToPipe(), ReadFromPipe函数: //写入stdin BOOL WriteToPipe() { DWORD dwWritten; BOOL bSuccess = FALSE; //用WriteFile，从hStdInWrite写入数据，数据在in_buffer中，长度为dwSize bSuccess = WriteFile( hStdInWrite, in_buffer, dwSize, &dwWritten, NULL); return bSuccess; } // 读出stdout BOOL ReadFromPipe() { char out_buffer[4096]; DWORD dwRead; BOOL bSuccess = FALSE; //用WriteFile，从hStdOutRead读出子进程stdout输出的数据，数据结果在out_buffer中，长度为dwRead bSuccess = ReadFile( hStdOutRead, out_buffer, BUFSIZE, &dwRead, NULL); if ((bSuccess) && (dwRead!=0)) //如果成功了，且长度>0 { // 此处加入你自己的代码 // 比如：将数据写入文件或显示到窗口中 } return bSuccess; } OK，到此原理写完了。为简化说明原理，上述代码省略了出错处理、结束处理(如:CloseHandle等)，具体可以参见我的源码。 二、封装、实用的代码 上述过程有些麻烦，实际使用中，我封装成几个函数: 首先定义三个回调函数 (就是函数指针类型) //当stdin输入时，调用此函数。将要写的数据写入buf中，*p_size写为数据长度即可。 typedef void FuncIn(char *buf,int *p_size); //当stdout,stderr输出时，调用此函数。可读取的数据在buf中，数据长度为size。 typedef void FuncOut(char *buf,int size); //当子进程持续过程中，周期性调用此函数，设置p_abort可中断子进程。 typedef void FuncProcessing(int *p_abort); 然后定义了四个函数 //执行一个命令行，重定向stdin, stdout,stderr。 //OnStdOut是回调函数指针，当有输出时，OnStdOut被调用。 //OnStdIn是回调函数指针，当输入时，OnStdIn被调用。 int ExecCommandEx(char *szCommandLine,char *CurrentDirectory,char *Environment,unsigned short ShowWindow, FuncOut *OnStdOut,FuncProcessing *OnProcessing,FuncIn *OnStdIn); //执行一个命令行，重定向stdout,stderr。 //OnLineOut是回调函数指针，当有一行输出时，OnLineOut被调用。 int ExecCommandOutput(char *szCommandLine,char *Environment,unsigned short ShowWindow, FuncOut *OnLineOut,FuncProcessing *OnProcessing); //执行一个命令行，等待子进程结束，返回子进程的程序退出代码。不处理重定向。 int ExecCommandWait(char *szCommandLine,unsigned short ShowWindow,FuncProcessing *OnProcessing); //执行一个命令行，不等待子进程结束，即返回。不处理重定向。功能相当于 Windows API WinExec. int ExecCommandNoWait(char *szCommandLine,unsigned short ShowWindow); 还定义了一个存储数据的EXEC_INFO结构体及操作它的函数。 全部代码为C语言，在JExecution.c, JExecution.h两个文件中。只用到了Windows API，没有用MFC及其他库。 三、使用方法 有了JExecution.c，使用就很方便了。比如： #include <stdio.h> #include <windows.h> #include "JExecution.h" //定义一个处理输出的回调函数 void OnLineOut(char *buf,int size) { printf("%s\n", buf); } int main(int argc, char* argv[]) { int n; char *command; command = "cmd.exe /r dir/w "; //这个命令的意思就是调用DOS，执行dir命令，显示当前目前下的文件 n=ExecCommandOutput(command,NULL,SW_HIDE,OnLineOut,NULL); printf("<Return:>%d",n); } 我用C++ Builder 6写了一个示范程序。示范将stdout重定向，输出到窗口中。 四、小结 Windows管道虽然有些麻烦，却可以产生好的效果。 比如：我们常用的IDE就是把调用命令行的编译程序，将其stdout重定向，将结果信息显示在窗口中。 又比如，我们把上述的程序改一下，把dir命令的结果通过网络发送出去，嗯，Hacker. 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