（转）Windows管道(Pipe)重定向stdout,stderr,stdin

参考：

http://qiusuoge.com/11496.html

http://www.cnblogs.com/BoyXiao/archive/2011/01/01/1923828.html

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。

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----命名管道(Named Pipes)通信学习

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)

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#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;
        }
[html] view plaincopy
#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:

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//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;
}
[html] view plaincopy
//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;
}

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// 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;
}
[html] view plaincopy
// 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：

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#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);
}
[html] view plaincopy
#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.