常見的操作是創建一個管道連接到另一個進程，然后讀其輸出或向其輸入端發送數據，為此，標準I/O庫提供了兩個函數popen和pclose。這兩個函數實現的操作是：創建一個管道，調用fork產生一個子進程，關閉管道的不使用端，執行一個shell以運行命令，然后等待命令終止。

#include <stdio.h>FILE *popen(const char *cmdstring, const char *type);返回值：若成功則返回文件指針，若出錯則返回NULLint pclose(FILE *fp);返回值：cmdstring的終止狀態，若出錯則返回-1

函數popen先執行fork，然后調用exec以執行cmdstring，并且返回一個標準I/O文件指針。如果type是“r”，則文件指針連接到cmdstring的標準輸出（見圖15-5）。

fp相當于管道的fd[0], stdout相當于管道的fd[1].

圖15-5 執行fp = popen（cmdstring， “r”）函數的結果

如果type是“w”，則文件指針連接到cmdstring的標準輸入（見圖15-6）。

fp相當于管道的fd[1], stdin相當于管道的fd[0].

圖15-6 執行fp = popen（cmdstring， “w”）函數的結果

pclose函數關閉標準I/O流，等待命令執行結束，然后返回shell的終止狀態。（我們曾在http://www.CUOXin.com/nufangrensheng/p/3510101.html對終止狀態進行過說明，system函數（http://www.CUOXin.com/nufangrensheng/p/3512291.html）也返回終止狀態。）如果shell不能被執行，則pclose返回的終止狀態與shell已執行exit（127）一樣。

cmdstring由Bourne shell以下列方式執行：

sh -c cmdstring

這表示shell將擴展cmdstring中的任何特殊字符。 例如，可以使用：

fp = popen("ls *.c", "r");或者fp = popen("cmd 2>&1", "r");

實例

程序清單15-4 用popen向分頁程序傳送文件

#include "apue.h"#include <sys/wait.h>#define PAGER    "${PAGER:-more}"    /* environment variable, or default */intmain(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);}

使用popen減少了需要編寫的代碼量。

shell命令${PAGER:-more}的意思是：如果shell變量PAGER已經定義，且其值非空，則使用其值，否則使用字符串more。

實例：popen和pclose函數

程序清單15-5是我們編寫的popen和pclose版本。

程序清單15-5 popen和pclose函數

#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(), open_max（）函數見http://www.CUOXin.com/nufangrensheng/p/3496323.html中的程序清單2-4。*/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;    /* required by POSIX */        return(NULL);    }        if(childpid == NULL)    /* first time through */    {        /* allocate zerod 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((pid = fork()) < 0)    {        return(NULL);    /* error set by fork() */    }    else if(pid == 0)    {        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;    /* remeber child pid for this fd */    return(fp);}intpclose(FILE *fp){    int      fd, stat;    pid_t    pid;    if(childpid == NULL)    {        errno = EINVAL;        return(-1);    /* popen() has never been called */    }        fd = fileno(fp);    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 */}

這里有許多需要考慮的細節：首先，每次調用popen時，應當記住所創建的子進程的進程ID，以及其文件描述符或FILE指針。我們選擇在數組childpid中保存子進程ID，并用文件描述符作為其下標。于是，當以FILE指針作為參數調用pclose時，我們調用標準I/O函數fileno得到文件描述符，然后取得子進程ID，并用其作為參數調用waitpid。因為一個進程可能調用popen多次，所以在動態分配childpid數組時（第一次調用popen時），其數組長度應當是最大文件描述符數，于是該數組中可以存放與最大文件描述符數相同的子進程。

POSIX.1要求子進程 關閉在之前調用popen時打開且當前仍舊打開的所有I/O流。為此，在子進程中從頭逐個檢查childpid數組的各元素，關閉仍舊打開的任何描述符。

若pclose的調用者已經為信號SIGCHLD設置了一個信號處理程序，則pclose中的waitpid調用將返回一個EINTR。因為允許調用者捕捉此信號（或者任何其他可能中斷waitpid調用的信號），所以當waitpid被一個捕捉到的信號中斷時，我們只是再次調用waitpid。

注意，如果應用程序調用waitpid，并且獲得popen所創建的子進程的終止狀態，則在應用程序調用pclose時，其中將調用waitpid，它發現子進程已不再存在，此時返回-1，errno被設置為ECHILD。

注意，popen絕不應由設置用戶ID或設置用戶組ID程序調用。當它執行命令時，popen等同于：

execl("/bin/sh", "sh", "-c", command, NULL);

它在從調用者繼承的環境中執行shell，并由shell解釋執行command。一個心懷不軌的用戶可以操縱這種環境，使得shell能以設置ID文件模式所授予的提升了的權限以及非預期的方式執行命令。

popen特別適用于構造簡單的過濾器程序，它變換運行命令的輸入或輸出。當命令希望構造它自己的管道線時，就是這種情形。

實例

考慮一個應用程序，它向標準輸出寫一個提示，然后從標準輸入讀1行。使用popen，可以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。圖15-7顯示了為此做的進程安排。

圖15-7 用popen對輸入進行變換處理

對輸入進行的變化可能是路徑名擴充，或者是提供一種歷史機制（記住以前輸入的命令）。

程序清單15-6是一個簡單的過濾程序，它只是將標準輸入復制到標準輸出，在復制時，將所有大寫字符變換為小寫字符。在寫了一行以后，對標準輸出進行了沖洗（用fflush），其理由可參考進程間通信之協同進程。

程序清單15-6 將大寫字符轉換成小寫字符的過濾程序

#include "apue.h"#include <ctype.h>intmain(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);}

對該過濾程序進行編譯，其可執行目標代碼放在文件myuclc中（也就是編譯后的可執行文件名為myuclc），然后在程序清單15-7中用popen調用它們。

程序清單15-7 調用大寫/小寫過濾程序以讀取命令

#include "apue.h"#include <sys/wait.h>intmain(void){    char    line[MAXLINE];    FILE    *fpin;    if((fpin = popen("/home/zhu/apue/myuclc", "r")) == NULL)        err_sys("popen error");    for(;;)    {        fputs("PRompt> ", stdout);        fflush(stdout);        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);}

因為標準輸出通常是行緩沖的，而提示符并不包括換行符，所以在寫了提示之后，需要調用fflush。

本篇博文內容摘自《UNIX環境高級編程》（第二版），僅作個人學習記錄所用。關于本書可參考：http://www.apuebook.com/。