Windows进程内标准输出重定向及其在程序调试上的应用
一、如何实现
打印调试信息的方法有很多，最常用的是使用标准输出设备（如printf、cout等），也可以用OutPutDebugString输出、用DebugView工具查看，还可以写入日志文件。如果程序运行需要记录日志（log），往往需要打开个文件，或许是写入系统事件、用系统的事件查看器查看。
应用程序打印调试信息、日志的方法往往是确定的，但如果是要编写一个模块或者说组件，那样的输出信息应该写入哪里呢？或者说程序本身对此也没有明确需求的话，那该怎么办呢？
可喜的是一个进程的标准输出是可以重定向的，所以我建议把调试信息直接打到标准输出上，这样代码中可以统一使用cout或者printf，然后根据需要将标准输出重定向。
Linux中重定向标准输出就容易了，因为有强大的dup2函数。而对于Windows的重定向，貌似往往是用于子进程的，在用CreateProcess创建子进程时设置子进程的标准输出句柄。而
我们想要的是重定向自己这个进程的标准输出，那个用不上。我在MSDN中也没到类似dup2的Win32 API函数，只有一个DuplicateHandle函数，这相当于linux中的dup，也用不上。
这里顺便提下，SetStdHandle是不能实现重定向的。这个函数的功能是将某句柄指向标准设备，并不能将标准设备句柄重定向到另外的句柄。
于是我就想到，Windows不是支持一部分POSIX标准的吗。于是我到了一个CRT的函数，叫_dup2，看起来是不是特眼熟，对了，这就是Windows中dup2的兼容版本。
值得注意的是，_dup2以及与此相关的一系列CRT中的IO函数（如_read,_write）均以下划线开头，其余与linux大致相同，其参数中所谓的文件描述符与Win32中的句柄不一样，文件描述符实际上是句柄数组的索引，也就是说文件描述符不能与句柄混用。比如0,1,2分别是标准输入、标准输出、标准错误的文件描述符，但句柄值不是这样确定的。文件描述符不是Win32的概念，是POSIX中的概念。
_dup2用法与dup2大致相同，不多解释，不了解的可以查阅dup2相关资料。下面讲点应用。
二、如何应用于调试
写一个模块时，我们可以直接用cout/printf来作调试。但是如果这个模块用于图形界面或许是系统服务呢？这时标准输出看不到了，我们可以用OutPutDebugString函数和DebugView这样的调试工具。这样就带来一种选择，而选择往往是增加软件复杂度的因素。所以我的想法是代码中只用cout/printf，如果需要将其重定向到调试工具中去。
如何实现呢，用匿名管道和线程。
用一个pipe，标准输出重定向到其write端，然后创建一个线程，线程要做的就是从pipe的read端读出数据后用OutPutDebugString输出。
下面是实现代码。
头文件是这样子的，构造时重定向，析构时解除：
namespace common {
// 将标准输出重定向到DebugView，保持对象存在即有效
class StdoutToDebugString {
public:
StdoutToDebugString();
~StdoutToDebugString();
private:
int fds_[2];
int orign_stdout_;
uintptr_t thread_handle_;
};
}
实现文件：
#include <io.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <process.h>
#include <Windows.h>
#include "StdoutRedirect.h"
using namespace common;
const int kBufferSize = 4096;
unsigned __stdcall RedirectThreadProc(void* param) {
int pipe_read = (int)param;
char buf[kBufferSize];
int bytes_read;
do {
bytes_read = ::_read(pipe_read, buf, kBufferSize);
buf[bytes_read] = 0;
::OutputDebugString(buf);
} while (bytes_read);
return 0;
};
StdoutToDebugString::StdoutToDebugString() {
::_pipe(fds_, kBufferSize, _O_TEXT);
orign_stdout_ = _dup(_fileno(stdout));
::_dup2(fds_[1], _fileno(stdout));
thread_handle_ = ::_beginthreadex(NULL, 0, RedirectThreadProc, (void*)fds_[0], 0, NULL);
::CloseHandle((HANDLE)thread_handle_);
}
StdoutToDebugString::~StdoutToDebugString() {
::_dup2(orign_stdout_, _fileno(stdout));
}
测试代码：
#include <iostream>
#include <Windows.h>
#include "../Common/StdoutRedirect.h"
using namespace std;
using namespace common;
void main() {
StdoutToDebugString redirect;
cout << "hello" << endl;
::system("pause");
}
运行时可以看到控制台上并没有打印出hellolinux重定向，而在DebugView中可以看到。
三、未解决的问题？
因为_read是阻塞的，我没有办法能安全地结束掉那个线程，所以我无法在析构时等待线程结束。这样如果对象已经析构而线程依然在跑，_read会引发assert导致崩溃。
不过在一般情况下，在main的开始构造这样一个对象来实现重定向，一直维持到main结束，是没有问题的。
对于此问题，还望牛人指点。
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