如何将exec系统调用的输出保存到pipe()对应的父进程管道中

fork创建的子进程会默认继承父进程所有打开的文件描述符，管道本质也是特殊的文件描述符，因此可以通过文件描述符重定向的方式，让exec启动的目标程序把输出写入管道。

• 在调用fork()之前先创建管道，得到读端pipefd[0]、写端pipefd[1]两个文件描述符，两个描述符会被后续fork出的子进程继承
• fork完成后分别在父子进程关闭不需要的管道端：
  • 父进程关闭写端pipefd[1]，仅保留读端用于读取子进程输出
  • 子进程关闭读端pipefd[0]，仅保留写端用于写入输出
• 子进程调用exec前，使用dup2()系统调用把管道写端复制到标准输出STDOUT_FILENO（文件描述符1），如果需要捕获标准错误也可以同步复制到STDERR_FILENO（文件描述符2）
• 子进程执行exec启动目标C程序，目标程序的标准输出/标准错误默认会写入管道写端，父进程直接从pipefd[0]读取数据即可

主程序（父进程代码） #

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    int pipefd[2];
    // 创建管道
    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe创建失败");
        return 1;
    }

    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork创建失败");
        return 1;
    }

    if (pid == 0) {
        // 子进程逻辑
        close(pipefd[0]); // 关闭不需要的读端
        // 把管道写端重定向到标准输出
        dup2(pipefd[1], STDOUT_FILENO);
        // 可选：同步捕获标准错误就加上这行
        // dup2(pipefd[1], STDERR_FILENO);
        close(pipefd[1]); // 重定向完成后原管道写端可关闭
        // exec执行目标程序，target为编译后的目标程序文件名
        execl("./target", "target", NULL);
        perror("execl调用失败");
        return 1;
    } else {
        // 父进程逻辑
        close(pipefd[1]); // 关闭不需要的写端
        char buf[1024];
        ssize_t read_len;
        // 从管道读端读取子进程输出
        while ((read_len = read(pipefd[0], buf, sizeof(buf)-1)) > 0) {
            buf[read_len] = '\0';
            printf("捕获到子进程输出：%s", buf);
        }
        close(pipefd[0]);
        wait(NULL); // 等待子进程回收
        return 0;
    }
}

目标程序（被exec启动的C程序，编译后命名为target） #

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("这是目标程序输出的内容\n");
    fprintf(stderr, "这是目标程序的标准错误输出\n");
    return 0;
}

• 不需要的管道端必须及时关闭，否则读端的read()会一直阻塞无法收到EOF信号
• exec调用会替换子进程的整个地址空间，但默认不会关闭继承的文件描述符，只要没有给管道描述符设置FD_CLOEXEC标志，exec执行后管道描述符仍然可用
• 如果目标程序不需要通过标准输出写管道，也可以直接把管道写端的文件描述符作为启动参数传给exec启动的程序，目标程序直接向该描述符写数据即可

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Yerni