很久以前，Heresy 寫過一篇《在 C++ 裡面呼叫外部程式 Boost.Process》來介紹當時還沒有正式被納入 Boost C++ Libraries 的 Boost Process 這個函式庫（官網）；而後來到了 Boost 1.64.0、這個函式庫也正式成為 Boost 的一員，後來 Heresy 這邊部分專案也有用到他。
而在前一陣子，Heresy 要把使用的 Boost 版本從 1.87.0 更新到 1.89.0 的時候，卻發現相關的程式都不能編譯了？而且錯誤還滿微妙的，是：
#error: WinSock.h has already been included
稍微研究一下、這才發現，原來 1.88.0 的時候已經默默地把 Process 升級到 2.0 版、和之前的 API 不相容了… orz
暫時切回 Process v1
如果是要讓本來的程式可以動的話，在 Boost 1.89.0 其實還是可以在相對小修改的狀況下做到。
本來的程式大概會是：
#include <iostream> #include <boost/process.hpp> int main(int argc, char** argv) { boost::process::spawn("notepad"); }
如果要繼續使用 v1 的語法的話，可以改成：
#include <iostream> #include <boost/process/v1.hpp> int main(int argc, char** argv) { boost::process::v1::spawn("notepad"); }
在 Heresy 這邊，基本上只要 header 檔改用 v1.hpp、namespace 也加個 v1、問題就都暫時解決了。
不過，就不知道 Boost 什麼時候會把 Process v1 給移除，所以理論上應該還是要找時間把程式用 v2 改寫就是了。
Process v2 的改變
根據官方的說法（文件）、這次的改版主要改進包括了：
- 介面的簡化
- 完整的 asio 整合
- 移除不可靠的功能
- 支援 UTF8
- 獨立編譯
- Linux 使用 pidfd_open
- 讓 fd 更安全
老實說，整合 Boost ASIO 這點其實是讓 Heresy 有點怕的就是…
此外，有別於 Process v1 是 header-only 的函式庫，Process v2 是需要編譯、而在使用時也是需要連結編譯出來的函示庫的；而且，在 Windows 版似乎也需要連結一些系統的 lib 才能使用。
基本使用
Process v2 最基本的使用大概如下：
#include <iostream> #include <boost/process.hpp> int main() { boost::asio::io_context ctx; boost::process::process proc(ctx, "/usr/bin/ping", { "www.google.com", "-c", "4" }); proc.wait(); std::cout << proc.exit_code() << "\n"; }
由於 Process v2 在使用上是基於 Boost asio，所以他在建立子程序的時候會需要 asio 的 execution_context 或 executor；而這邊是直接使用 io_context。
之後則是建立一個 boost::process::process 的物件 proc；建構子的第一個參數就是 asio 的 context，第二個參數則是要執行的指令、第三個則是要送給程式的參數；所以實際上 proc 這邊會去執行的，就是下面的指令：
/usr/local/ping www.google.com -c 4
由於 process 基本上是 non-block 形式的呼叫，在開始執行後會直接離開；所以如果要等他執行結束的話，會需要去執行他的 wait()；而如果有需要，也可以在他執行的時候去做其他的事情。
最後，則是可以透過他的 exit_code() 來取得回傳值、確認程式執行的結果。
不過，實際上 wait() 也會回傳外部程式執行的回傳值，所以其實以這個例子來說，是可以直接用 wait() 的回傳值來取代 exit_code() 的。
要做到同樣的功能，在 Windows 上需要做對應的修改：
#ifdef _WIN32 #include <WinSock2.h> #pragma comment(lib, "ntdll.lib") #pragma comment(lib, "user32.lib") #pragma comment(lib, "shell32.lib") #endif #include <iostream> #include <boost/process.hpp> int main() { boost::asio::io_context ctx; boost::process::process proc(ctx, "c:\\windows\\system32\\ping.exe", { "www.google.com", "-n", "4" }); proc.wait(); std::cout << proc.exit_code() << "\n"; }
首先，在 Windows 上則稍微麻煩一點的，是在 include process.hpp 之前，要先 include Windows 的 WinSock2.h、否則會出現「WinSock.h has already been included」的錯誤。
此外，以這個例子來說、也會需要手動連結 ntdll.lib、user32.lib、shell32.lib 這三個 Windows 的 lib。
之後則就是要把 ping.exe 執行檔的路徑換成 Windows 的版本，然後參數也要從「-c 4」改成「-n 4」。
透過 shell 執行
相較於 v1 有 child()、system()、spawn() 三種執行方法，v2 應該使僅有一個 process 可以使用。此外，v2 似乎也沒有像 v1 那樣直接使用系統預設的 shell 來執行的方法，所以如果要透過 shell 來執行的話，應該是得自己呼叫 shell 了。
以 Linux 來說，要透過 shell 執行「ls -la」的話，可以寫成：
boost::process::process proc(ctx, "/bin/sh", { "-c", "ls -la" });
這邊會透過「/bin/sh」來執行，如果是要用 bash 或其他 shell、就得自己修改。
如果是 Windows 的話，比較單純就是透過 cmd：
boost::process::process proc(ctx, "c:\\windows\\system32\\cmd.exe", { "/C", "dir"});
而如果想要透過 PowerShell 來當作 shell 的話，則是需要把執行檔改成 PowerShell 的完整路徑、然後後面的參數也要改成 PowerShell 的參數。
Initializer
在建立 process 的時候，除了上面三個參數外，後面其實還可以加上其他 initializer、來做進一步的初始化設定；通用型的 initializer 看起來主要包括了：
- 起始路徑：
process_start_dir -
環境變數：
process_environment -
輸入輸出：
process_stdio
而除了這三種通用的 initializer，實際上也還有像是 Windows 專用設定的 initializer；另外有必要似乎是也可以自己建立客製化的 initializer。
在呼叫 process 的建構子的時候，可以在後面加上需要的 initializer，基本上應該是可以無視順序給多個 initializer 的物件。
這一篇應該會先跳過比較複雜的輸入輸出部分，只講其他兩個了。
起始路徑
如果要設定起始路徑的話，基本上是要透過 process_start_dir 來設定；比如說以上面呼叫 dir 的程式來說，如果是要改成在 c:\ 下執行的話，可以改寫成：
boost::process::process proc(ctx, "c:\\windows\\system32\\cmd.exe", { "/C", "dir"}, boost::process::process_start_dir("c:\\"));
這樣就可以了，使用上相當簡單。
環境變數
Boost Process 有提供 environment 這個 namespace、專門用來處理環境變數相關的功能。
像是如果要取得、並列出目前的環境變數的話，可以寫成：
auto env = boost::process::environment::current(); for(const auto& kv : env) std::cout << kv.key() << "=" << kv.value() << "\n";
尋找可執行檔
如果想要在現有的環境中、去找到特定的可執行檔的話、也可以寫成
auto exePath = boost::process::environment::find_executable("g++");
這邊的 exePath 型別會是 boost::filesystem::path，透過這個函式，就可以很方便地確認執行檔所在的完整路徑。
例如想要透過 PowerShell 來執行指令的話，就可以先透過這個指令來找出 powershell 的完整路徑：
auto pathPwsh = boost::process::environment::find_executable("powershell"); boost::process::process proc(ctx, pathPwsh, { "-C", "dir"});
這樣也可以某種程度上避免在不同的電腦裡、執行檔所在路徑不同的問題。
建立自己的環境
Process 預設應該是會把目前的環境變數整個帶入，如果不想要這樣做的話，也可以自己設定需要的環境變數。
官方範例定義環境變數的型別是 std::unordered_map<environment::key, environment::value>；例如下面的程式就會建立一個只有 PATH 和 SECRET 兩個變數的環境、然後執行 cmd：
std::unordered_map<
boost::process::environment::key,
boost::process::environment::value
> my_env = { {"SECRET", "My-API-Key"}, {"PATH", "c:\\windows\\system32"} }; boost::process::process proc(ctx, "c:\\windows\\system32\\cmd.exe", { "/C", "set"}, boost::process::process_environment(my_env));
而在 cmd 裡面會去執行 set 這個指令、列出環境變數、結果會是類似下面的狀況：
COMSPEC=c:\windows\system32\cmd.exe PATHEXT=.COM;.EXE;.BAT;.CMD;.VBS;.JS;.WS;.MSC PROMPT=$P$G SECRET=THIS_IS_A_TEST PATH=c:\windows\system32
除了自己設定的部分外，基本上還是會有一些額外的東西，但是已經算是精簡很多了。
如果把最後的 process_environment(my_env) 拿掉的話，則就會看到更多系統的環境變數了。
不過這邊比較奇怪的，官方給的範例是：
std::unordered_map <environment::key, environment::value> my_env = { {"SECRET", "THIS_IS_A_TEST"}, {"PATH", {"/bin", "/usr/bin"}} };
看起來在設定環境變數的值的時候是可以直接給多個字串的？但是這樣的程式碼 Heresy 這邊拿來編譯雖然可以過、但是在執行時都是會有錯誤的？（Visual C++ 和 g++ 都是）
繼承、修改既有的環境
由於 Process 的環境設定基本上就是一個 key-value 的集合、型別也不限於 unordered_map、所以如果是要基於某個環境變數來新增、修改、也算是相當單純。
像是如果要針對現有的環境變數額外新增變數的話，可以寫成：
auto curEnv = bp::environment::current(); std::vector<bp::environment::key_value_pair> my_env{ curEnv.begin(), curEnv.end() }; my_env.push_back("SECRET=My-API-Key");
這邊的 my_env 的型別是 std::vector<>、他會先把 curEnv 的值全部複製進來、之後再把「"SECRET=My-API-Key"」放在最後。
這樣的 my_env 也是可以直接給 process_environment() 用的。
而如果有必要，也可以自己根據 curEnv 一個一個檢查、自己決定要把那些東西放進去，算是滿有彈性、也想當簡單的。
Windows 額外的視窗控制
Process 在 Windows 環境下，其實還有提供兩組額外的 initializer，可以在呼叫外部程式實作一些額外的控制。
首先，透過 process_creation_flags<> 可以用來設定額外的啟動資訊；像是如果想讓前面 ping 的程式可以另外開一個視窗來跑的話，可以寫成：
#include <iostream> #include <boost/process.hpp> #include <boost/process/windows/creation_flags.hpp> int main() { boost::asio::io_context ctx; boost::process::process proc(ctx, "c:\\windows\\system32\\ping.exe", { "www.google.com", "-n", "4" }, boost::process::windows::create_new_console); proc.wait(); }
這樣就會額外開一個 console 來做顯示了。
而如果要控制額外視窗的顯示方式的話，則是可以透過 process_show_window<> 來設定；比如說想要讓新開啟的視窗最大化的話，可以寫成：
#include <iostream> #include <boost/process.hpp> #include <boost/process/windows/creation_flags.hpp> #include <boost/process/windows/show_window.hpp> int main() { boost::asio::io_context ctx; boost::process::process proc(ctx, "c:\\windows\\system32\\ping.exe", { "www.google.com", "-n", "4" }, boost::process::windows::create_new_console, boost::process::windows::show_window_maximized); proc.wait(); }
這邊的設定也可以用來控制有圖形介面的程式，比如說想要開啟一個最小化顯示的 Windows 記事本的話，可以寫成：
boost::process::process proc(ctx, boost::process::environment::find_executable("notepad"),{}, boost::process::windows::show_window_minimized);
不過這樣執行記事本實際上 proc 會馬上結束、沒辦法去追蹤執行的狀態；這點不確定有沒有辦法改變？
而除了最大化最小化之外，他也還有一些額外的控制。比如說想要呼叫的外部程式有圖形介面、但是不想讓使用者看到的話，則可以透過 show_window_hide 讓視窗隱藏起來；但是相對地，這邊就得注意這個外部程式後會不會關閉了，否則很有可能會持續以看不見的形式在背景執行。
Process 的控制
在 process 的物件建立出來後，也還有提供一些成員函式，可以用來檢查狀態、或是進一步控制。
像是可以透過 proc.running() 來檢查外部程序是否還在執行中，在有的時候也是必要的。
此外，這邊也有提供 suspend() 和 resume() 這兩個函式、可以用來暫停、繼續外部程序的執行。
而必要的話，process 也有提供三種中斷的方法、可以要求外部程序結束：
terminate()：強制中斷、在所有平台都一定可以中斷程序的函式。（SIGKILL）request_exit()：要求外部程序結束。（SIGTERM）interrupt()：送出中斷訊號、應該是相當於 Ctrl + C。（SIGINT）
其中，terminate() 基本上一定會把外部程序結束，不會有問題。
request_exit() 則是要看外部程式有沒有去接受這種訊號，如果沒有的話就不會結束。
以前面的 ping 的例子來說，Heresy 這邊測試在 Windows 似乎是不會結束。
interrupt() 的話，在官方文件是說在 Windows 平台的話、要在建立 process 的時候設定「windows::create_new_process_group」這個 initializer 才會接受；但是以前面的 ping 例子來說，Heresy 這邊測試好像也還是沒用？
最後，request_exit() 和 interrupt() 在呼叫後可能都不會立刻結束，所以之後最好還是要呼叫 wait()、確認已經結束。
execute 和 async_execute
execute() 和 async_execute() 應該算是用來輔助、簡化執行用的。
使用 execute() 本身是 block call、基本上就是用來等 process 結束；下面是官方的範例：
assert(execute(process(ctx, "/bin/ls", {})) == 0);
這樣會確保外部程序已經結束、並直接取得回傳值來做確認。
不過老實說，個人會覺得直接寫成下面的樣子不就好了？
assert(process(ctx, "/bin/ls", {}).wait() == 0);
而 async_execute() 的部分，則是可以在非同步執行的狀況下、設定類似逾時結束的效果。下面是官方範例：
async_execute(process(ctx, "/usr/bin/g++", { "hello_world.cpp" })) (asio::cancel_after(std::chrono::seconds(10), asio::cancellation_type::partial)) (asio::cancel_after(std::chrono::seconds(20), asio::cancellation_type::terminal)) (asio::detached);
這邊會建立出 process、然後設定在 10 秒後送出 partial 的停止要求、然後在 20 秒後送出 terminate；同時，這邊也設定他用 detached 的形式來執行。
而這邊的取消型別有三種，分別對應前面的中斷要求：
cancellation_type::total：interrupt()cancellation_type::partial：request_exit()cancellation_type::terminal：terminate()
不過 Heresy 這邊在測試的時候，感覺這樣寫、就算沒加 detached，輸出也不會顯示在標準輸出上了？相對地，也很難判斷程式到底運作的怎麼樣…這部分可能就等以後有需要這樣用再來認真研究吧。
這篇大概就先這樣了。
針對外部程序的輸入輸出的部分，接下來應該會再寫一篇文章。
另外，其實 process 其實可以指定「執行器」（Launcher、文件）、要求 Process 針對 Windows 或 POSIX 使用特定的方法來執行外部程序；不過這部分應該會先跳過，等真的有碰到再說了。
本系列文章目錄：
- Boost Process V1
- Boost Process V2
- 介紹
- Boost Process V2 的輸入輸出