外部のexeファイルと入出力のやり取りを双方向に行うプログラム

Question

実現したいこと

C++を用いて、既に用意されている外部のexeファイルと入出力のやり取りを双方向に行うプログラムを書きたいです。実現困難なら次点でRust、続いてGoを用いたいと考えています。

前提

言語はC++、OSはWindows11です。Pythonのsubprocessモジュールで所望の機能を持つプログラムを実現できたのですが、C++で実現する良い方法は無いのでしょうか？具体的な良い方法を知りたいです。プログラムの速度低下とメモリ消費は望んでいないため、WSLは使用したくないです。

考えられる解決策と試したこと

自分なりに調べた結果、実現するためには以下の方法が有力と分かりました。
(1)C++のpopenモジュールを使う
外部プログラムに入力だけを行うプログラムなど片方向のやり取りならpopenを使ったプログラムが検索にヒットしますが、双方向のやり取りを実現しているプログラムは全然ヒットしませんでした。辛うじてhttps://stackoverflow.com/questions/6171552/popen-simultaneous-read-and-write
が有益そうな情報としてヒットしましたが、windows環境では使用できないモジュールを使っています。上記の理由でWSL使用はしたくありません。

(2)<windows.h>のCreateProcessモジュールを使う
公式ドキュメント読んだりしましたが、windows apiが自分にとっては難しい上に双方向のやり取りに関する情報量が少ないため実装は極めて困難です。また、上記のように片方向なら検索にヒットしますが。。。

(3)他の方が用意したモジュールを使う
boostライブラリのboost::processを利用する方法を実際にやってみましたが、自力では解決不能なエラーが多発しました。また、
https://github.com/tsaarni/cpp-subprocess
https://github.com/arun11299/cpp-subprocess
などは良さげなモジュールで、導入には成功したものの解決不能なエラーが発生しました。

(4)C++のstd::systemでPythonを呼び出し、subprocessを使う
Pythonで所望の機能を持つプログラムを実現できたことを生かすならこの方法ですが、プログラム全体で外部のexeファイルとの入出力のやり取りを何百万回といった膨大な回数行いたいため、pythonを呼び出して更にsubprocessを呼び出す時間的コストが不安です…

総括

このように、どの方法も個人的な事情で難点があります。C++で所望のプログラムを実現する方法は他にありますか？また、もし無理であれば、最終的手段としてRust、Goで良い方法があるか具体的に教えていただきたいです。

Comments

[can110]

入出力元のexeの詳細（一般に公開されているもの？自作？ならその入出力動作の詳細）と
実現できているPythonコードを提示すると回答得られやすいかと思います。

[417s]

ありがとうございます。確かにその部分は詳細に書くべきでした。今後の参考にさせていただきます。

Answer 1

既に用意されている外部の exe ファイルというのは標準入出力を使って情報を出し入れているという前提でよろしいですね？

標準入出力というのは事前準備済みの特別なパイプだと考えて下さい。 普通なら画面とキーボードに接続されている標準入出力ですが、事前にパイプを作成したものを (CreateProcess API での) 子プロセス生成時に「このパイプを標準入出力として使え」と渡すことで接続が確立します。

そのまま使えるような双方向通信の例が公式にあります。 必要だと思われる情報は全て揃っているのでこれでわからないのであればわからない箇所を具体的に質問してください。

また、 _popen も提供されており、使い方もほぼ POSIX の popen と一緒です。 UWP アプリでは使えないことや互換性の都合から名前が下線で始まるということには注意が必要ですが API を直接に使うよりは楽だと思います。

Comments

[417s]

様々な手段を探っていたことにより、返信遅れたことをお詫びいたします…
fork()がwindowsでは使えない以上、_popenで所望のプログラムの実現は困難だろうという結論になりました。また、RustやGoを使った方法も情報が少ないので、近い事はできたもの完全な実装はできなかったのでまた誰かに聞く必要がありそうです。
Windows APIで公式を参考に実装してみたところ、所望の動作に近いプログラムは得る事はできたもののこれも完全ではないです。これに関してはまたの機会に質問してみようかと思います。

ありがとうございました。