第15章 進程間通行 15.3函數popen和pclose

<436>

（1）

FILE *popen(const char *command, const char *type);

popen函數建立一個鏈接到另外一個進程的管道。

若type是「r」，則文件指針鏈接到command的標準輸出，可經過文件指針讀取command的輸出。

若type是「w」，則文件指針鏈接到command的標準輸入，可經過文件指針向command發送數據。

int pclose(FILE *stream);

//此例子爲用popen向分頁程序傳送文件。popen建立了鏈接到分頁程序的管道。
#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>

#define	PAGER	"${PAGER:-more}" /* environment variable, or default */

int
main(int argc, char *argv[])
{
	char	line[MAXLINE];
	FILE	*fpin, *fpout;

	if (argc != 2)
		err_quit("usage: a.out <pathname>");
	if ((fpin = fopen(argv[1], "r")) == NULL)
		err_sys("can't open %s", argv[1]);

	if ((fpout = popen(PAGER, "w")) == NULL)
		err_sys("popen error");

	/* copy argv[1] to pager */
	while (fgets(line, MAXLINE, fpin) != NULL) {
		if (fputs(line, fpout) == EOF)
			err_sys("fputs error to pipe");
	}
	if (ferror(fpin))
		err_sys("fgets error");
	if (pclose(fpout) == -1)
		err_sys("pclose error");

	exit(0);
}

（2）

#define	PAGER	"${PAGER:-more}" /* environment variable, or default */

	if ((fpout = popen(PAGER, "w")) == NULL)
		err_sys("popen error");

若是shell變量PAGER已經定義，且其值非空，則使用其值，不然使用字符串more。

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<437>popen函數和pclose函數的實現

#include "apue.h"
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>

/*
 * Pointer to array allocated at run-time.
 */
static pid_t	*childpid = NULL;

/*
 * From our open_max(), {Prog openmax}.
 */
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;
		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 (pfd[0] >= maxfd || pfd[1] >= maxfd) {
		close(pfd[0]);
		close(pfd[1]);
		errno = EMFILE;
		return(NULL);
	}

	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);
}

popen函數步驟。

（1）判斷行參type是否正確。

（2）若第一此調用popen函數則建立數組childpid。文件描述符作數組下標，數組元素保存子進程ID，數組大小爲最大打開文件數。

void *calloc(size_t nmemb, size_t size);

The  calloc()  function allocates memory for an array of nmemb elements of size bytes each and returns a pointer to the allocated memory.   The memory  is  set  to zero.  If nmemb or size is 0, then calloc() returns either NULL, or a unique pointer value that can later  be  successfully passed to free().

open_max()函數肯定文件描述符個數，即最大可打開文件數。

（3）建立管道，不使用值大於（或等於）open_max函數返回值的管道文件描述符。

（4）子進程中調用dup2,使其標準輸入或輸出成爲管道的讀或寫端。

（5）一個進程可能調用popen屢次，因此關閉那些之前調用popen打開的/如今仍然在子進程中打開着的I/O流。

（6）子進程中執行命令字符串。

（4）父進程調用fdopen函數產生popen函數的返回值。

FILE *fdopen(int fd, const char *mode);

The  fdopen()  function  associates  a  stream  with  the existing file descriptor, fd. 

（5）父進程保存子進程ID。

int fileno(FILE *stream);

The function fileno() examines the  argument  stream  and  returns  its integer descriptor.

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 (fd >= maxfd) {
		errno = EINVAL;
		return(-1);		/* invalid file descriptor */
	}
	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 */
}

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<441>

（1）此程序演示在，應用程序和輸入之間插入一個程序以便對輸入進行變換處理。

//調用大小寫過濾程序讀取命令。
#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>

int
main(void)
{
	char	line[MAXLINE];
	FILE	*fpin;

	if ((fpin = popen("./myuclc", "r")) == NULL)
		err_sys("popen error");
	for ( ; ; ) {
		fputs("prompt> ", stdout);
		fflush(stdout);//標準輸出一般是行緩衝，而提示符不包含換行符，因此在寫了提示以後，調用fflush
		if (fgets(line, MAXLINE, fpin) == NULL)	/* read from pipe */
			break;
		if (fputs(line, stdout) == EOF)
			err_sys("fputs error to pipe");
	}
	if (pclose(fpin) == -1)
		err_sys("pclose error");
	putchar('\n');
	exit(0);
}

（2）過濾程序，將大寫字符變換爲小寫字符。

#include <ctype.h>

int
main(void)
{
	int		c;

	while ((c = getchar()) != EOF) {
		if (isupper(c))
			c = tolower(c);
		if (putchar(c) == EOF)
			err_sys("output error");
		if (c == '\n')
			fflush(stdout);
	}
	exit(0);
}