在linux上 重定向 管道实现

管道和重定向

输入输出不仅可以重定向到文件，也可以通过管道传递到其他进程中。

基本思路：
linux：
1. 创建管道对
pipe(int pipefd[2])
2. 创建进程
首先fork，然后子进程用dup2把pipefd[0]复制到STDIN_FILENO（就是0），然后关闭pipefd[1]，或者把pipefd[1]复制到STDOUT_FILENO（就是1），然后关闭pipefd[0]。
之后调用exec去载入要创建的进程。
3. 读或写
用read或者write。注意读写之前要把子进程使用的那一个用close函数关闭掉。
区别在*nix创建进程分两步，fork然后exec。windows只一步。
区别2，*nix要手工dup来复制文件描述符，windows在创建进程的API内部做好了这件事。
linux步骤多一些，但是灵活，可以变化出多种模式来，例如fork之后，不仅仅子进程可以exec，父进程也可以exec，完完全全实现像“ls|wc -l”这样的功能。也就是子进程用wc去替代，父进程用ls去替代。
windows步骤少，模式固定，它要实现上述功能，反而更加繁琐，需要创建两个进程，并把它们对接，然后等待两个进程结束
实例：
题目：通过管道模拟shell命令：catfile | sort

涉及主要知识点：未命名管道、重定向

题目描述：具体模拟一个shell命令：cat file | sort。具体的一些提示在后面。

提示：首先在当前目录下创建一个名为”file”的文件，里面的内容输入如下：

99

123

892

12

1342

89

32

76

通过执行”cat file | sort”后的结果如下：

12

123

1342

32

76

89

892

99

现在我们需要通过一个管道，将”cat file”的结果通过管道送给命令”sort”。其中，将”cat file”命令的输出结果重定向到”sort”命令的输入是由包含在命令中的管道标志”|”来完成的。为了在程序当中实现类似的功能，需要用dup()或者dup2()系统调用将标准输入和标准输出联系起来，具体的系统调用使用可以通过man手册来查，或者查阅群共享里面的函数手册。另外，这里的”cat file”和”sort”命令不是自己来完成，而是通过调用exec函数族来实现的。

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我的源代码如下：

1 #include <stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<string.h>
  4 #include<unistd.h>
  5 #include<sys/types.h>
  6 #include<sys/stat.h>
  7
  8 int main(intarg,char *argv[],char **environ)
  9 {
 10     int fd[2];
 11     pid_t pid;
 12     int stat_val;
 13
 14     if(arg < 2)
 15     {
 16         printf("wrong parameters\n");
 17         exit(0);
 18     }
 19     if(pipe(fd))
 20     {
 21         printf("Create pipefailed!\n");
 22         exit(1);
 23     }
 24
 25     pid=fork();
 26     switch(pid)
 27     {
 28         case -1:
 29             perror("forkfailed!\n");
 30             exit(1);
 31         case 0:
 32             //close(0);
 33             //dup(fd[0]);
 34             dup2(fd[1],1);
 35             close(fd[0]);
 36             execlp("cat","cat","file",NULL);
 37             exit(0);
 38         default:
 39             dup2(fd[0],0);
 40             close(fd[1]);
 41             execlp("sort","sort",NULL);
 42             exit(0);
 43     }
 44     wait(&stat_val);
 45     exit(0);
 46     return 0;
 47 }
******************************************************************************************************************************************
******************************************************************************************************************************************
编译sort.c：
jingjing@jingjing-laptop:~/公共的$ gccsort.c -o sort
 
运行程序：
jingjing@jingjing-laptop:~/公共的$ ./sortcat file|sort
12
123
1342
32
76
89
892
99
*****

流程图：



1』pipe（）创建管道、fork（）创建子进程



这里，0-1-2分别表示标准输入，标准输出，标准错误。先创建管道，再由fork创建子进程，这里子进程是完全继承父进程的文件描述符表。

『2』父进程和子进程分别执行dup2（）



重定向以后，父进程的标准输入来自管道，子进程的标准输出到管道。也就是将父进程的文件描述符[3]处的指针拷贝到[0]对应的条目处；将子进程的文件描述符4处的指针拷贝到[1]对应的条目处。

『3』各自调用close以后



调用close（）关闭文件描述符，相当于删除文件描述符表的对应条目。
这里，close(fd[0])和close(fd[1])的操作是不可以省略的:执行了2个 close以后，参见图4，只有子进程的ls
-l才会像管道写数据，最终子进程终止，父进程会检测到文件结束；否则如果省略到close()，按照图3所示，子进程终止以后，父进程的文件描述符[4]仍然是为管道的写操作打开着，父进程将陷入无限期的阻塞，等待数据的写入。
注意： 关于这里 在父、子进程中都需要 close() 两次 有待验证！

心得：
1
子进程的功能是读出信息，而父进程的功能是写入信息；因此在子进程那里，要把管道的输入端复制到标准输出中，即dup2(fd[1],1)而父进程则要把管道写端复制到标准输入，即dup2(fd[0],0)。

2

dup()与dup2()的最大区别：

举例说明：

close(1); //关闭标准输出

dup(fd[1]); //把管道的输入端复制到标准输出

这两个语句等价于: dup2(fd[1],1);

所以dup2()是把close()和dup()这两个函数集成在了同一个函数里。这里特别要注意的是：dup2()的两个参数，是把前一个复制到后一个里面，所以书上的例子中写的是错误的。

3、还有就是exec()函数的用法，我一开始不知道“cat file“命令如何作为函数的参数，现在谈谈我的理解吧：

我的程序中execlp("cat","cat","file",NULL)；第一个参数是为了指明该命令的路径，第二个和第三个参数是该命令

所包含的所有参数，即把他们一一罗列出来。