管道、dup2 和 exec()

Question

我必须编写一个可以运行管道的 shell。例如像ls -l | wc -l"这样的命令。我已经成功解析了用户给出的命令如下：

"ls" = firstcmd

"-l" = frsarg

"wc" = scmd

"-l" = secarg

现在我必须使用两个叉子，因为命令是两个和一个管道。 我为执行命令而编写的代码块如下：

pid_t pid;
int fd[2];

pipe(fd);
pid = fork();

if(pid==0)
{        
    dup2(fd[WRITE_END], STDOUT_FILENO);
    close(fd[READ_END]);
    execlp(firstcmd, firstcmd, frsarg, (char*) NULL);
}
else
{ 
    pid=fork();

    if(pid==0)
    {
        dup2(fd[READ_END], STDIN_FILENO);
        close(fd[WRITE_END]);
        execlp(scmd, scmd, secarg, (char*) NULL);
    }
}

因此，当我运行我的 shell 并输入命令 ls -l | wc -l（例如）时，execs 的结果不会显示，但 shell 会继续正常运行。

奇怪的是，命令的结果只有在我用“exit”或“^C”终止我的shell时才会显示。

该输出有什么问题？为什么我输入命令后没有立即显示？

Answer 1

嗯，够近了。你错过了在 fork 之后处理某些文件描述符的关闭。

这里有一些参考：

1. 关于管道，http://unixwiz.net/techtips/remap-pipe-fds.html
2. 关于文件描述符， http://www.usna.edu/Users/cs/aviv/classes/ic221/s14/lec/09/lec.html

这是我的代码：

#include  <fcntl.h>                              //
#include  <stdio.h>                              //
#include  <stdlib.h>                             //
#include  <string.h>                             //
#include  <sys/types.h>                          //
#include  <sys/wait.h>                           //
#include  <sys/stat.h>                           //
#include  <termios.h>                            //
#include  <unistd.h>                             //
                                                 //
#define INPUT_END 1                              // INPUT_END means where the pipe takes input
#define OUTPUT_END 0                             // OUTPUT_END means where the pipe produces output
                                                 //
int main(int argc, char* argv[])                 //
{                                                //
    pid_t pid1;                                  // [STDIN -> terminal_input, STDOUT -> terminal_output]                       (of the parent process)
    pid_t pid2;                                  //
    int fd[2];                                   //
                                                 //
    pipe(fd);                                    // [STDIN -> terminal_input, STDOUT -> terminal_output, fd[0] -> pipe_input, fd[1] -> pipe_output]
    pid1 = fork();                               //
                                                 //
    if(pid1==0)                                  //
    {                                            // I am going to be the wc process (i.e. taking input from the pipe)
        close(fd[INPUT_END]);                    // [STDIN -> terminal_input, STDOUT -> terminal_output, fd[1] -> pipe_output] (of the WC process)
        dup2(fd[OUTPUT_END], STDIN_FILENO);      // [STDIN -> pipe_output, STDOUT -> terminal_output, fd[1] -> pipe_output]    (of the WC process)
        close(fd[OUTPUT_END]);                   // [STDIN -> pipe_output, STDOUT -> terminal_output]                          (of the WC process)
        execlp("wc", "wc", "-l",(char*) NULL);   //
    }                                            //
    else                                         //
    {                                            //
        pid2=fork();                             //
                                                 //
        if(pid2==0)                              //
        {                                        // I am going to be the ls process (i.e. producing output to the pipe)
            close(fd[OUTPUT_END]);               // [STDIN -> terminal_input, STDOUT -> terminal_output, fd[0] -> pipe_input] (of the ls process)
            dup2(fd[INPUT_END], STDOUT_FILENO);  // [STDIN -> terminal_input, STDOUT -> pipe_input, fd[0] -> pipe_input]      (of the ls process)
            close(fd[INPUT_END]);                // [STDIN -> terminal_input, STDOUT -> pipe_input]                           (of the ls process)
            execlp("ls","ls","-l",(char*) NULL); //
        }                                        //
                                                 //
        close(fd[OUTPUT_END]);                   // [STDIN -> terminal_input, STDOUT -> terminal_output, fd[0] -> pipe_input] (of the parent process)
        close(fd[INPUT_END]);                    // [STDIN -> terminal_input, STDOUT -> terminal_output]                      (of the parent process)
        waitpid(-1, NULL, 0);                    // As the parent process - we wait for a process to die (-1) means I don't care which one - it could be either ls or wc
        waitpid(-1, NULL, 0);                    // As the parent process - we wait for the another process to die.
                                                 // At this point we can safely assume both process are completed
    }                                            //
}                                                //

Answer 2

您需要关闭父进程和子进程中的所有管道描述符（在子进程中复制后）。在您的代码中，主要问题是，wc 进程不会退出，因为仍然存在写入者（因为父进程尚未关闭写入端）。如下所示的变化。我还在父进程中添加了waitpid，等待wc进程。

pid_t pid;
int fd[2];

pipe(fd);
pid = fork();

if(pid==0)
{
    dup2(fd[WRITE_END], STDOUT_FILENO);
    close(fd[READ_END]);
    close(fd[WRITE_END]);
    execlp(firstcmd, firstcmd, frsarg, (char*) NULL);
    fprintf(stderr, "Failed to execute '%s'\n", firstcmd);
    exit(1);
}
else
{ 
    pid=fork();

    if(pid==0)
    {
        dup2(fd[READ_END], STDIN_FILENO);
        close(fd[WRITE_END]);
        close(fd[READ_END]);
        execlp(scmd, scmd, secarg,(char*) NULL);
        fprintf(stderr, "Failed to execute '%s'\n", scmd);
        exit(1);
    }
    else
    {
        int status;
        close(fd[READ_END]);
        close(fd[WRITE_END]);
        waitpid(pid, &status, 0);
    }
}

Answer 3

嗯，对于这样的事情，一个简单而有效的工作就是用管道制作一个脚本，然后用你的 C 代码中的一些 exec 命令调用该脚本。

脚本.sh

#!/bin/sh
ls -l | wc -l

而你只是在你的 C 程序中做这样的事情

char *argv[] = {"script.sh", NULL};
execv(argv[0], argv);

请注意，您必须将 script.sh 放在 C 程序的同一目录中。