编写我自己的外壳...卡在管道上？答案

【问题标题】：Writing my own shell... stuck on pipes?编写我自己的外壳...卡在管道上？
【发布时间】：2010-11-30 11:39:56
【问题描述】：

在过去的几天里，我一直在尝试编写自己的 shell 实现，但我似乎一直无法让管道正常工作。我能够解析一行并单独分叉管道之间的命令（例如：ls | sort），但似乎无法让它们将输入从一个管道传输到另一个。

我想我只是不明白如何正确使用 dup2() 和管道。

我现在已经包含了我仍然失败的代码... :( 所以卡住了...

void forkAndExecute( char* arrayOfWords[] , vector<pid_t> *vectorOfPIDs , bool hasNextCmd , bool hasPrevCmd) {

int fd[ 2 ];
pid_t pid;

if( hasNextCmd ){
    pipe(fd);
}

pid = fork();

//error if PID < 0
if( pid < 0 ) {
    cerr << ">>> fork failed >>>" << endl;
    exit(-1);
}
//child process if PID == 0
else if( pid == 0 ) {
    if ( hasPrevCmd ){
        dup2(fd[0] , 0);
        close(fd[0]);
        close(fd[1]);

    }
    if ( hasNextCmd ){
        dup2(fd[1],1);
        close(fd[0]);
        close(fd[1]);
    }
    execvp( arrayOfWords[0] , arrayOfWords );
    cout << ">>> command not found >>>" << endl;
    //if logic reaches here, exec failed
    exit(0);
} 
//parent process
else{
    close(fd[0]);
    close(fd[1]);
    //if( ! isLastCmd ){

    //}
    vectorOfPIDs->push_back(pid);
}

}

【问题讨论】：

标签： c++ unix shell pipe

【解决方案1】：

这是一个关于 UNIX 管道的教程，特别是关于如何在类似 shell 的架构中构建管道：

http://www.cse.ohio-state.edu/~mamrak/CIS762/pipes_lab_notes.html

没有多少完全编写的代码，但它很好地描述了这些概念。

您还可以下载几乎任何 shell 的源代码，例如 bash、tcsh、zsh 等。

【讨论】：

【解决方案2】：

尝试阅读source code of Bash，看看他们是如何做到的。

【讨论】：

恕我直言，阅读 pipe、dup 以及 fork、exec 和 wait 的手册页将不那么令人生畏。这样他就可以通过理解一般机制来学习，而不是研究一个具体而复杂的例子。

【解决方案3】：

Here 是我上学期系统编程课上关于管道的笔记。

【讨论】：

【解决方案4】：

几年前当我需要做一个类似的shell时，我使用了Practical Unix Programming这本书。

它对于许多 IPC 主题的示例非常有用。我的办公桌上仍然有一份我不时参考的副本。使用 2 - 9 美元，物有所值。

对于它的价值，只是想我会提到它。

【讨论】：

【解决方案5】：

一般流程会为这个基本流程添加错误处理（伪代码）：

pipe(fds)
if (fork() is child) {
  dup2(fds[1], 1)
  close(fds[0])
  close(fds[1])
  exec("ls")
}
if (fork() is child) {
  dup2(fds[0], 0)
  close(fds[0])
  close(fds[1])
  exec("sort")
}
close(fds[0])
close(fds[1])
wait()

首先创建管道。然后 fork 子进程，以便它们继承它。将文件描述符重新映射为 0 (stdin) 和 1 (stdout)，以便进程读取和写入适当的位置。当工作完成时，关闭您不希望子进程看到或阻止的任何剩余文件描述符。执行实际的子进程。等待他们完成，你就完成了！

【讨论】：

它实际上没有我想象的那么伪。在行尾使用分号，将“is child”拼写为==0 并使用exec 和wait 的适当变体，它编译为有效C 并在第二次尝试中完成了这项工作。两个wait 调用是必要的。
首先，感谢您的帮助。其次，我还是卡住了嘿嘿。我真的不确定为什么它不起作用。
“卡住”怎么办？您是否尝试过我发布的示例代码？它确实有效（转换为 C，请参阅我的第一条评论），我在发布后检查了它。你有没有把这个概念应用到你的代码库中？
问题是我有 N 个管道。所以每次我进入 forkAndExecute 方法时，我只会分叉一次。我无法理解如何保存和使用旧文件描述符。
JB 能否请您详细说明“需要两次等待电话”？

【解决方案6】：

第一个建议：符号常量比幻数更好。

const int PIPE_READ = 0;
const int PIPE_WRITE = 1;
int fd[2];
pipe(fd);
// Now you can refer to fd[PIPE_READ] and fd[PIPE_WRITE].

第二个建议：退后一步，想想你想要完成什么。

您想生成两个进程，第一个进程的标准输出连接到第二个进程的标准输入。对吧？

因此，在 C 中，这意味着您需要调用 pipe，将 fd[PIPE_WRITE] 传递给第一个子进程，然后将 dup2 传递给 1，并将 fd[PIPE_READ] 传递给第二个子进程，这会将dup2 设为 0。

只看forkAndExecute's 的原型就知道它做不到：

void forkAndExecute( char* arrayOfWords[] , vector *vectorOfPIDs , 
    bool hasNextCmd , bool hasPrevCmd);

它只处理一个命令，并且通过查看该参数列表，除非它求助于邪恶的全局变量，否则它无法从其 PrevCmd 接收文件描述符或从其 NextCmd 接收文件描述符。

考虑如何管理您需要的文件描述符，并重新设计forkAndExecute 以便能够使用这些。

【讨论】：

我一直在自我安慰。我会把你的建议铭记在心......退后一步，一步一步地做这件事，不要让自己不知所措。

【解决方案7】：

您将每个程序的输入连接到它自己的输出。您可能希望将每个程序的输出连接到下一个程序的输入。

您应该从basis of two 开始并从那里扩展，而不是使用管道中n 个进程的一般情况。如果您继续扩展工作代码而不是直接针对复杂结构进行拍摄，您将更好地了解文件描述符相互插入的方式。

【讨论】：

我认为，一旦一个管道的方法完成，您总是可以使用递归处理多个管道。
对我来说，你将如何递归实现这一点并不明显，但为什么不呢。让它有点棘手的是，在创建管道本身之前，我们无法生成pr|pr 模式的任何一个进程。在多管道设置中，这延伸到：在创建输入和输出管道之前，我们不能生成任何进程。

【解决方案8】：

好吧，我没有答案，但我正在处理同样的问题。我会分享我所拥有的。它适用于这两个命令，但运行完成后，i/o 被破坏。以一种奇怪的方式，我还无法弄清楚。打电话给水管工！

void pipeCommand(char** cmd1, char** cmd2) {
  int fds[2]; // file descriptors
  pipe(fds);
  int oldIn, oldOut;
  // child process #1
  if (fork() == 0) {
    // Reassign stdin to fds[0] end of pipe.
    oldIn = dup(STDIN_FILENO);
    dup2(fds[0], STDIN_FILENO);
    close(fds[1]);
    close(fds[0]);
    // Execute the second command.
    execvp(cmd2[0], cmd2);
  // child process #2
  } else if ((fork()) == 0) {
    oldOut = dup(STDOUT_FILENO);
    // Reassign stdout to fds[1] end of pipe.
    dup2(fds[1], STDOUT_FILENO);
    close(fds[0]);
    close(fds[1]);
    // Execute the first command.
    execvp(cmd1[0], cmd1);
  // parent process
  } else
    wait(NULL);
    dup2(oldIn, STDIN_FILENO);
    dup2(oldOut, STDOUT_FILENO);
    close(oldOut);
    close(oldIn);
}

我觉得这与 wait() 之后我在做什么或不做什么有关

【讨论】：

您的 oldIn/oldOut 变量既无用又可能导致您陷入困境。您在父进程中关闭它们，但只在子进程中为它们分配值。您的编译器可能将它们默认为 0，实际上您正在永久关闭标准输入 (fd 0)。此外，您需要在wait 之前关闭父进程中的管道；否则读取器进程可能会阻塞，等待来自仍然打开的另一端的数据。

【解决方案9】：

好的，这对我有用。希望这对您有所帮助：

/************************
function: void pipeCommand(char** cmd1, char** cmd2)
comment: This pipes the output of cmd1 into cmd2.
**************************/
void pipeCommand(char** cmd1, char** cmd2) {
  int fds[2]; // file descriptors
  pipe(fds);
  // child process #1
  if (fork() == 0) {
    // Reassign stdin to fds[0] end of pipe.
    dup2(fds[0], STDIN_FILENO);
    close(fds[1]);
    close(fds[0]);
    // Execute the second command.
    // child process #2
    if (fork() == 0) {
        // Reassign stdout to fds[1] end of pipe.
        dup2(fds[1], STDOUT_FILENO);
        close(fds[0]);
        close(fds[1]);
        // Execute the first command.
        execvp(cmd1[0], cmd1);
    }
    wait(NULL);
    execvp(cmd2[0], cmd2);
    }
    close(fds[1]);
    close(fds[0]);
    wait(NULL);
}

【讨论】：