Windows进程通信——匿名管道

迈不过友情╰ 2022-06-14 00:25 672阅读 0赞

## 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

![SouthEast][]

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 ##

[例子代码][Link 1]

![SouthEast 1][]

[SouthEast]: /images/20220614/7ff06174fd064d589883564e87640698.png
[Link 1]: http://download.csdn.net/detail/m_buddy/9861148
[SouthEast 1]: /images/20220614/4b637a47dd33469990cc6a0aa893f3d5.png