Unix C中父子进程通过管道通信及命令执行结果获取问题

实现逻辑 #

程序按以下步骤实现功能：

1. 先创建无名管道
2. 调用fork()创建子进程
3. 父子进程分别关闭管道中自身不需要的文件描述符
4. 子进程调用dup2()将管道写端fd[1]复制到标准输出文件描述符，完成输出重定向，随后执行ls -a命令，命令执行产生的标准输出会自动写入管道
5. 父进程从管道读端fd[0]循环读取数据，将读取到的命令输出打印到终端

相关背景知识 #

Linux系统中每个进程默认打开3个标准文件描述符：

• 标准输入（stdin）：文件描述符为0，默认对应键盘输入，抽象为文件后可简化Shell脚本编写
• 标准输出（stdout）：文件描述符为1，默认对应进程运行的终端窗口，抽象为文件后可简化程序与脚本开发
• 标准错误（stderr）：文件描述符为2，默认输出位置与标准输出一致，对应进程运行的终端窗口

核心问题解决说明 #

你遇到的exec系列函数执行后后续代码不运行的问题是正常特性：exec会用新程序的内存镜像替换当前进程的内存镜像，原有进程的后续代码都会失效。
我们不需要在exec之后编写写入管道的逻辑，只需要在调用exec之前完成标准输出到管道的重定向即可：执行新程序后，所有输出到标准输出的内容会自动写入管道，无需额外编码。

可运行完整代码 #

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

#define BUFFER_SIZE 1024
#define READ_END 0
#define WRITE_END 1

int main(void)
{
    char readbuf[BUFFER_SIZE];
    int fd[2];
    pid_t pid;

    /* 创建管道 */
    if (pipe(fd) == -1) {
        fprintf(stderr, "Pipe failed\n");
        return 1;
    }

    /*  fork子进程 */
    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        fprintf(stderr, "Fork Failed\n");
        return 1;
    }

    if (pid > 0) { /* 父进程：读管道内容 */
        /* 关闭不需要的写端 */
        close(fd[WRITE_END]);
        /* 循环读取管道数据直到读完 */
        ssize_t n;
        while ((n = read(fd[READ_END], readbuf, BUFFER_SIZE - 1)) > 0) {
            readbuf[n] = '\0';
            printf("%s", readbuf);
        }
        close(fd[READ_END]);
        /* 等待子进程退出避免僵尸进程 */
        wait(NULL);
    } else { /* 子进程：执行命令输出到管道 */
        /* 关闭不需要的读端 */
        close(fd[READ_END]);
        /* 将标准输出重定向到管道写端 */
        dup2(fd[WRITE_END], STDOUT_FILENO);
        /* 重定向后关闭原有管道写端 */
        close(fd[WRITE_END]);
        /* 执行ls -a命令 */
        execlp("ls", "ls", "-a", NULL);
        /* 如果exec执行失败才会走到下面的代码 */
        perror("execlp failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ayaz