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Windows进程通信——匿名管道

程序员文章站 2024-03-01 12:12:28
...

1. 概述

匿名管道是在本地机器上使用，实现父进程和子进程之间的通信的进程通信机制。需要注意两点：
（1）就是在本地机器上，这是因为匿名管道不支持跨网络之间的两个进程之间的通信
（2）实现的是父进程和子进程之间的通信，而不是任意的两个进程，因为需要继承父进程的读写管道句柄
匿名管道的作用之一是输出重定向，也就是如下面的图中所示的功能
Windows进程通信——匿名管道

上面红色框框中文本是在DOS窗口下输出的，可以通过管道将DOS程序的输出在界面文本编辑框进行输出。
这里需要介绍CreatePipe()函数，它的原型为

BOOL WINAPI CreatePipe(
          __out   PHANDLE hReadPipe,	//参数 hReadPipe 为输出参数，该句柄代表管道的读取句柄。
          __out   PHANDLE hWritePipe,	//参数 hWritePipe 为输出参数，该句柄代表管道的写入句柄
          __in    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpPipeAttributes,	//参数 lpPipeAttributes 为一个输入参数，指向一个 SECURITY_ATTRIBUTES 的结构体指针
          __in    DWORD nSize	//管道的缓存大小
 );

这里由于是父子进程的关系，需要对SECURITY_ATTRIBUTES结构体进行设置，它的原型为

typedef struct _SECURITY_ATTRIBUTES {
  DWORD  nLength;	//结构体大小
  LPVOID lpSecurityDescriptor;	//
  BOOL   bInheritHandle;	//由于是父子进程，一定要设置为True，允许继承
} SECURITY_ATTRIBUTES, *PSECURITY_ATTRIBUTES, *LPSECURITY_ATTRIBUTES;

2. 父进程

父进程主要执行的操作是：
（1）使用CreatePipe()函数创建管道
（2）使用CreateProcess()函数创建子进程，在这个过程中指定好子进程的输入和输出句柄
（3）监听管道，读取数据
在XXXDlg.h中定义如下变量和函数：
	HANDLE m_hPipeWrite;		//管道写数据句柄
	HANDLE m_hPipeRead;			//管道读数据句柄

	void my_PipeInit();
	bool my_CreateProcess();						//创建进程
	bool my_CreatePipe();							//创建管道
	void my_SendDataPipe(CString data);			//通过管道发送数据
	void SetStartInfo(STARTUPINFO& si);				//初始化启动信息
	void SetSecurity_attr(SECURITY_ATTRIBUTES& ps);	//初始化安全属性
	static DWORD WINAPI Pipe_Listen(LPVOID lpParameter);	//接收管道数据线程
在OnInitDialog()中调用初始化函数my_PipeInit()。 
void CPipeServer_MFCDlg::my_PipeInit()
{
	if (!my_CreatePipe()) return;
	if (!my_CreateProcess()) return;

	//HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Pipe_Listen, &m_hPipeRead, 0, NULL);	//创建socket的发送线程
	//关闭该接收线程句柄，释放引用计数
	//CloseHandle(hThread);
}

//************************************************************************
// 函数名称:    	SetProcessInfo
// 访问权限:    	public 
// 创建日期:		2017/06/05
// 创 建 人:		
// 函数说明:		初始化SECURITY_ATTRIBUTES结构体
// 函数参数: 	PSECURITY_ATTRIBUTES & ps	需要初始化的SECURITY_ATTRIBUTES结构体
// 返 回 值:   	void
//************************************************************************
void CPipeServer_MFCDlg::SetSecurity_attr(SECURITY_ATTRIBUTES& ps)
{
	//这里必须将 bInheritHandle 设置为 TRUE，
	//从而使得子进程可以继承父进程创建的匿名管道的句柄
	ps.bInheritHandle = TRUE;
	ps.lpSecurityDescriptor = NULL;
	ps.nLength = sizeof(SECURITY_ATTRIBUTES);
}

//************************************************************************
// 函数名称:    	SetStartInfo
// 访问权限:    	public 
// 创建日期:		2017/06/05
// 创 建 人:		
// 函数说明:		初始化STARTUPINFO结构体
// 函数参数: 	STARTUPINFO & si	需要初始化的STARTUPINFO结构体
// 返 回 值:   	void
//************************************************************************
void CPipeServer_MFCDlg::SetStartInfo(STARTUPINFO& si)
{
	memset(&si, 0, sizeof(STARTUPINFO));
	si.cb = sizeof(STARTUPINFO);
	si.wShowWindow = SW_SHOW;
	si.dwFlags = STARTF_USESTDHANDLES;//STARTF_USESHOWWINDOW|STARTF_USESTDHANDLES;
	//子进程的标准输入句柄为父进程管道的读数据句柄
	si.hStdInput = m_hPipeRead;
	//子进程的标准输出句柄为父进程管道的写数据句柄
	si.hStdOutput = m_hPipeWrite;
	//子进程的标准错误处理句柄和父进程的标准错误处理句柄一致
	si.hStdError = HANDLE(STD_ERROR_HANDLE);
}

//************************************************************************
// 函数名称:    	my_CreatePipe
// 访问权限:    	public 
// 创建日期:		2017/06/05
// 创 建 人:		
// 函数说明:		创建匿名管道
// 返 回 值:   	bool
//************************************************************************
bool CPipeServer_MFCDlg::my_CreatePipe()
{
	SECURITY_ATTRIBUTES sa;
	SetSecurity_attr(sa);
	if (!CreatePipe(&m_hPipeRead, &m_hPipeWrite, &sa, 0))
	{
		MessageBox(_T("create anonymous pipe failed"));
		return false;
	}

	return true;
}

//************************************************************************
// 函数名称:    	my_SendDataPipe
// 访问权限:    	public 
// 创建日期:		2017/06/05
// 创 建 人:		
// 函数说明:		通过管道发送数据
// 函数参数: 	std::string data 需要发送的数据
// 返 回 值:   	void
//************************************************************************
void CPipeServer_MFCDlg::my_SendDataPipe(CString data)
{
	DWORD data_write;
	//写入数据
	if (!WriteFile(m_hPipeWrite, (LPCTSTR)data, data.GetLength()*2, &data_write, NULL))
	{
		MessageBox(_T("client send data:"));
	}
}

//************************************************************************
// 函数名称:    	my_CreateProcess
// 访问权限:    	public 
// 创建日期:		2017/06/05
// 创 建 人:		
// 函数说明:		创建进程
// 返 回 值:   	bool
//************************************************************************
bool CPipeServer_MFCDlg::my_CreateProcess()
{
	PROCESS_INFORMATION pi = {0};
	STARTUPINFO si;
	SetStartInfo(si);
	LPWSTR exe_path = _T("E:\\C++_SQL_program\\ProcessesThreads\\AnonymousPipe\\AnonymousPipeClient\\PipeClient\\Debug\\PipeClient_MFC.exe");
	BOOL kk = CreateProcess(exe_path, NULL,	NULL, NULL, TRUE, NULL, NULL, NULL, &si, &pi);
	if (!kk)
	{
		MessageBox(_T("create process failed"));
		CloseHandle(m_hPipeWrite);	//创建进程失败，关闭读写句柄
		CloseHandle(m_hPipeRead);	
		return false;
	}
	//由于结构体pi中的数据已经使用不到了，将其资源释放
	CloseHandle(pi.hProcess);
	CloseHandle(pi.hThread);

	return true;
}

//************************************************************************
// 函数名称:    	Pipe_Listen
// 访问权限:    	public 
// 创建日期:		2017/06/05
// 创 建 人:		
// 函数说明:		监听管道的数据
// 函数参数: 	LPVOID lpParameter
// 返 回 值:   	DWORD WINAPI
//************************************************************************
DWORD WINAPI CPipeServer_MFCDlg::Pipe_Listen(LPVOID lpParameter)
{
	HANDLE* PipeRead = (HANDLE*)lpParameter;
	TCHAR data[4096] = {0};
	DWORD data_read;
	while (true)
	{
		memset(data, 0, sizeof(data));
		if (!ReadFile((HANDLE)(*PipeRead), data, 4096, &data_read, NULL))
			continue;
		CString str(_T("client say:"));
		AfxGetApp()->m_pMainWnd->GetDlgItemText(IDC_EDIT_MsgHis, str);
		str += _T("client say:") + (CString)data + _T("\r\n");
		AfxGetApp()->m_pMainWnd->SetDlgItemText(IDC_EDIT_MsgHis, str);
		//Sleep(200);
	}

	return data_read;
}

//发送数据
void CPipeServer_MFCDlg::OnBnClickedButton1()
{
	// TODO:  在此添加控件通知处理程序代码
	CString str;
	GetDlgItemText(IDC_EDIT_Msg, str);
	my_SendDataPipe(str);
}

3. 子进程

子进程主要执行的操作是：
（1）使用父进程的管道句柄，初始化子进程管道句柄
（2）监听管道，读取数据
在XXXDlg.h中定义如下变量和函数：
HANDLE m_hPipeWrite;		//管道写数据句柄
	HANDLE m_hPipeRead;			//管道读数据句柄

	void my_PipeInit();								//初始化管道
	bool my_GetParentPipeHandle();					//创建管道
	void my_SendDataPipe(CString data);				//通过管道发送数据
	static DWORD WINAPI Pipe_Listen(LPVOID lpParameter);	//接收管道数据线程
在OnInitDialog()中调用初始化函数my_PipeInit()。
void CPipeClient_MFCDlg::my_PipeInit()
{
	if (!my_GetParentPipeHandle()) return;	//初始化管道
	HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Pipe_Listen, &m_hPipeRead, 0, NULL);	//创建socket的发送线程

	//关闭该接收线程句柄，释放引用计数
	CloseHandle(hThread);
}

//************************************************************************
// 函数名称:    	my_GetParentPipeHandle
// 访问权限:    	public 
// 创建日期:		2017/06/05
// 创 建 人:		
// 函数说明:		使用父进程继承下来的输入输出句柄初始化读写句柄
// 返 回 值:   	bool
//************************************************************************
bool CPipeClient_MFCDlg::my_GetParentPipeHandle()
{
	m_hPipeRead = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);
	m_hPipeWrite = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
	if (INVALID_HANDLE_VALUE == m_hPipeRead || INVALID_HANDLE_VALUE == m_hPipeWrite)
	{
		MessageBox(_T("从父进程获得管道读写句柄失败"));
		CloseHandle(m_hPipeRead);
		CloseHandle(m_hPipeWrite);
		return false;
	}

	return true;
}

//************************************************************************
// 函数名称:    	my_SendDataPipe
// 访问权限:    	public 
// 创建日期:		2017/06/05
// 创 建 人:		
// 函数说明:		通过管道发送数据
// 函数参数: 	std::string data 需要发送的数据
// 返 回 值:   	void
//************************************************************************
void CPipeClient_MFCDlg::my_SendDataPipe(CString data)
{
	DWORD data_write;
	//写入数据
	if (!WriteFile(m_hPipeWrite, (LPCTSTR)data, data.GetLength()*2, &data_write, NULL))
	{
		MessageBox(_T("发送信息失败"));
	}
}

//************************************************************************
// 函数名称:    	Pipe_Listen
// 访问权限:    	public 
// 创建日期:		2017/06/05
// 创 建 人:		
// 函数说明:		创建一个管道监听线程，将接收到的数据显示到窗口界面上
// 函数参数: 	LPVOID lpParameter
// 返 回 值:   	DWORD WINAPI
//************************************************************************
DWORD WINAPI CPipeClient_MFCDlg::Pipe_Listen(LPVOID lpParameter)	//接收管道数据线程
{
	HANDLE* PipeRead = (HANDLE*)lpParameter;
	TCHAR data[4096] = { 0 };
	DWORD data_read;
	while (true)
	{
		memset(data, 0, sizeof(data));
		if (!ReadFile((HANDLE)(*PipeRead), data, 4096, &data_read, NULL))
			continue;
		CString str(_T("server say:"));
		AfxGetApp()->m_pMainWnd->GetDlgItemText(IDC_EDIT_MsgHis, str);
		str += _T("server say:") + (CString)data + _T("\r\n");
		AfxGetApp()->m_pMainWnd->SetDlgItemText(IDC_EDIT_MsgHis, str);
		//Sleep(200);
	}

	return data_read;
}

//发送数据
void CPipeClient_MFCDlg::OnBnClickedButton1()
{
	// TODO:  在此添加控件通知处理程序代码
	CString str;
	GetDlgItemText(IDC_EDIT_Msg, str);
	my_SendDataPipe(str);
}

4. 结果

Windows进程通信——匿名管道


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