在 C 中实现 shell - 流水线输入具有正确的输出但退出循环

Question

我正在尝试在 C 中实现一个处理多个管道的基本 shell。它等待输入并在 for 循环中执行命令。当它收到EOF时，它停止等待输入并退出。

现在，当我输入流水线命令时，我的 shell 会输出正确的输出，例如ls | wc | grep ... 但它停止等待输入并退出外部 while 循环而不是等待下一行输入。

我发现发生这种情况是因为我的 while 循环中的 fgets 返回 null（stdin 以某种方式获取 EOF？）。在创建分叉、创建管道或执行时，我没有收到任何错误。

但是，如果我一次输入一个命令而没有任何管道，例如ls，它成功打印出正确的输出并等待下一行输入，因为它应该。

我的程序在尝试执行每个命令之前将每一行输入解析为struct（以下省略）。 struct 的设计目的是让我可以轻松地将解析后的参数传递给execvp，这里不再赘述。

这是我的代码的高度简化版本，省略了大部分错误检查：

FILE* input;
char line[MAX_LINE];

input = stdin;
printf("> ");
fflush(stdout);

while (fgets(line, sizeof(line), input)) {
    int i;
    struct cmdLine;
    /* struct defined elsewhere
    ** commands = # of commands in parsed input
    ** start = index where a command and its args start
    ** args[] = array holding each command/arg
    */

    /* parse input line into cmdLine */
    ...

    /* exec all commands in pipeline except the last */
    for (i = 0; i < cmdLine.commands-1; ++i) {
        int pd[2];
        pipe(pd);

        if (fork() == 0) {
            dup2(pd[1], 1);
            execvp(cmdLine.args[cmdLine.start[i]], &(cmdLine.args[cmdLine.start[i]]));
        } else {
            wait(NULL);
        }

        dup2(pd[0], 0);
        close(pd[1]);
    }    

    /* exec last command */
    if (fork() == 0) {
        execvp(cmdLine.args[cmdLine.start[i]], &(cmdLine.args[cmdLine.start[i]]));
    } else {
        wait(NULL);
    }

    if (stdin == input) {
        printf("> ");  /* print shell prompt */
        fflush(stdout);
    }
}

我几乎可以肯定我的欺骗行为在某个地方搞砸了，但我已经尝试了几个小时，但我不明白我做错了什么。 EOF 是否以某种方式发送到标准输入，所以封闭的fgets 返回NULL？

Answer 1

通过使用 0 (=stdin) 作为第二个参数调用 dup2，您将在 for 循环的每次迭代结束时关闭原始 stdin，因此您无法再与您的程序通过原始标准输入。

您的代码中的问题是您试图将所有管道连接在一起交给其他人；那是行不通的。以下是应该起作用的：

• 对于 n 个程序，您至少需要 (n-1) 个管道。
• 在数组中记录所有管道 FD：一个用于管道的输入端（写入），一个用于输出端（读取）。
• 对于您要分叉的每个进程，将前一个管道的输出（如果有）连接到它的stdin，并将下一个管道的输入连接到它的stdout（或者如果您正在处理最后一个，则连接到您的主程序的stdout在您的管道链中处理）。
• 一旦你分叉了所有东西：在一个循环中，poll() 在你的管道的输出 FD 上，从任何有活动的管道中读取，并写入下一个管道的输入（最后是你自己的 stdout ）。如果您在其中一个管道上获得 EOF，请关闭下一个管道的输入（并从输出数组中删除 EOF 的管道输出）。关闭所有 FD 后，退出循环。

编辑：我只是想到了另一种更简单的方法，它需要更少的代码更改，但我还没有完全考虑清楚。 :) 问题是您正在破坏自己的标准输入。如果您在分叉的子进程中执行所有这些操作（即整个“处理一行命令），则在进程之间替换标准输入根本不会影响父进程。不过，这将需要在内核中进行大量缓冲，因此它可能无法扩展。