Shell的管道与重定向

对shell有必定了解的人都知道，管道和重定向是 Linux 中很是实用的 IPC 机制。

在shell中，咱们一般使用符合‘|’来表示管道，符号‘>’和‘<’表示重定向。

那么管道和重定向的真实含义（定义）又是什么呢？

管道

管道的定义

管道就是一个进程与另外一个进程之间通讯的通道，它一般是用做把一个进程的输出经过管道链接到另外一个进程的输入。

它是半双工运做的，想要同时双向传输须要使用两个管道。

管道又能够分为匿名管道和命名管道，而shell中使用到的是匿名管道，因此本文仅描述匿名管道。

例如命令ls | grep main.c，使用了管道来链接了两条命令来执行，可以快速地让咱们知道当前目录下是否有 main.c 文件。

管道的本质是内存中的缓冲区，能够看做是打开到内存中的文件。

因此须要使用两个文件描述符来索引它，一个表示读端，一个表示写端。

而且规定，数据只能从读端读取、只能往写端写入。

建立管道

使用函数pipe()能够建立匿名管道，须要包含头文件 unistd.h，示例代码：

int fd[2];
pipe(fd);

首先建立一个 2 个元素的整型数组，而后将该数组做为pipe()的参数，pipe()执行成功后，数组元素 fd[0]的值就会变成所建立的管道的读端的文件描述符，fd[1]就会变成写端的文件描述符。

至此管道就算建立成功了。

把管道做为标准输入输出

管道建立成功后，就能够直接使用 read()和 write()函数对管道进行数据的读写。

而由于shell中都是使用标准输入输出对管道进行读写的，例如ls | grep main.c就是将 ls 的标准输出写到了管道写端，而 grep 的标准输入则从管道读端读取，因此本文也只描述此方法。

示例代码以下：

int fd[2];
pipe(fd);
pid=fork();

if(0==pid) //execute next command in child process
{
    dup2(fd[0],0);//redirect standard input to pipe(read)
    close(fd[0]);
    close(fd[1]);

    if(0!=execvp(cmd0[0],cmd0))
        printf("No such command!\n");
    exit(EXIT_SUCCESS);
}
else //execute current command in current process 
{
    dup2(fd[1],1);//redirect standard output to pipe(write)
    close(fd[0]);
    close(fd[1]);

    if(0!=execvp(cmd1[0],cmd1))
        printf("No such command!\n");

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

• 首先是建立一个管道，而后建立子进程，子进程会继承这一个管道，也就保证了父进程与子进程操做的是同一个管道（管道的继承与普通变量不一样）。

• 若是咱们但愿在子进程中执行管道的读端的程序例如ls | grep main.c中的grep main.c；在父进程中执行管道的写端的程序，例如ls | grep main.c中的ls。

• 在子进程中，先调用dup2(fd[0],0);此函数就是将标准输入的文件描述符 0,指向了管道的读端。

文件描述符，本质是非负整数，一般是小整数；它是一个索引，经过该索引能够找到对应的文件。

例如，标准输入、标准输出、标准错误的文件描述符默认是 0、一、2 。当进程须要从标准输入中读取数据时，就会经过 0 索引找到标准输入所对应的内存缓冲区来读取数据。

• 假设此时管道读端的文件描述符为 三、写端文件描述符为 4 。

• 调用dup2(fd[0],0)，实际上就是将文件描述符 3 指向的文件表项赋值给了文件描述符 0，而文件描述符 0 正是进程默认的标准输入。

• 因此此时，当进程须要从标准输入读取数据时，进程就会经过文件描述符 0 来找到管道读端所对应内存缓冲区。

• 从而实现了经过标准输入来读取管道的数据，也能够说是，将管道的读端重定向到了标准输入。管道的写端与标准输入的关系也与此相似，此处再也不赘述。

• 调用dup2(fd[0],0)以后还须要调用close()函数将管道原有的文件描述符关闭，关闭的意思是文件描述符 3 和 4 再也不索引到管道或者其余文件，也就是说此时使用 read 函数从文件描述符 3 中是读取不到管道的数据的了，并非说关闭管道的意思。

• 完成管道的设置以后，就能够经过 exec 族函数来执行外部命令了。

须要注意的是，调用 exec 族函数并不会把管道这种 IPC 资源覆盖或者从新初始化。
文件重定向

文件重定向

其实与上面管道重定向到标准输入输出很相似，甚至能够直接采用上面所说的方法来实现。可是此处将讲述一种更加简洁的方法实现。

实例代码以下：

char fileName[20]="out.txt";
freopen(fileName,"w",stdout);//redirect stdout to fileName

以上两行简单的代码就实现了，将该进程的标准输出重定向到了文件 out.txt ，甚至一行就能够实现。

执行以上代码后，当前进程的全部标准输出，也就是 printf()之类的输出全都会被写到文件 out.txt，显示屏将不会有输出。

而将进程的标准输入重定向到文件 in.txt 的代码以下：

char fileName[20]="in.txt";
freopen(fileName,"r",stdin);//redirect stdin to fileName

其中的核心函数就是freopen()：

原文连接：https://www.tomorrow.wiki/archives/956