c - Linux shell 中的管道函数用 C 编写

Question

我的迷你 shell 程序接受管道命令，例如 ls -l | wc -l 并使用 excevp 来执行这些命令。

我的问题是，如果没有用于 execvp 的 fork()，管道命令运行良好，但 shell 随后终止。如果有 fork() for execvp，就会发生死循环。我无法修复它。

代码:

void run_pipe(char **args){
    int ps[2];
    pipe(ps);

    pid_t pid = fork();
    pid_t child_pid;
    int child_status;

    if(pid == 0){ // child process

        close(1);
        close(ps[0]);
        dup2(ps[1], 1);

       //e.g. cmd[0] = "ls", cmd[1] = "-l"
        char ** cmd = split(args[index], " \t");   

        //if fork here, program cannot continue with infinite loop somewhere
        if(fork()==0){
            if (execvp(cmd[0],cmd)==-1){
                printf("%s: Command not found.\n", args[0]);
            }
        }
        wait(0);
    }
    else{ // parent process

        close(0);
        close(ps[1]);
        dup2(ps[0],0);

        //e.g. cmd[0] = "wc", cmd[1] = "-l"
        char ** cmd = split(args[index+1], " \t");

        //if fork here, program cannot continue with infinite loop somewhere
        if(fork()==0){
           if (execvp(cmd[0],cmd)==-1){
                printf("%s: Command not found.\n", args[0]);
           }
        }
        wait(0);
        waitpid(pid, &child_status, 0);
    }    
 }

我知道 excevp 需要 fork() 才能终止 shell 程序，但我仍然无法修复它。任何帮助将不胜感激，谢谢!

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我应该如何让两个 child 平行？

pid = fork(); 
if( pid == 0){ 
    // child 
} else{ // parent 
    pid1 = fork(); 
if(pid1 == 0){ 
    // second child 
} else // parent 

} 

这是正确的吗？

Answer 1

是的，execvp() 用不同的程序替换了调用它的程序。如果你想在不结束执行生成的程序(即 shell)的情况下生成另一个程序，那么该程序必须 fork() 来创建一个新进程，并让新进程执行 execvp()。

您的程序源代码表现出错误的并行性，可能使您感到困惑或反射(reflect)出更深层次的困惑。您以与 fork 后父进程的行为相同的方式构造 fork 的第一个子进程的行为，但是应该平行的是第一个子进程的行为和第二个子进程的行为 child 。

一个结果是您的程序有太多分支。初始进程应该恰好 fork 两次——针对它想要生成的每个子进程一次——并且两个子进程都不应该 fork ，因为它已经是一个专用于您要运行的命令之一的进程。然而，在您的实际程序中，第一个 child 确实会 fork 。那个案子可能是被 child 救出来的，也是 wait()ing for the grandchild，但它很乱，形式也很差。

另一个结果是，当您设置第二个 child 的文件描述符时，您在 fork 之前操纵父文件描述符，而不是在 fork 之后操纵子文件描述符。这些更改将持续存在于父进程中，我非常有信心这不是您想要的。这可能是 shell 似乎挂起的原因:当 run_pipe() 返回时(shell 的标准输入已更改为管道的读取端)。

此外，父进程应该在子进程都被 fork 后关闭管道的两端，这与子进程必须各自关闭它们不使用的一端的原因大致相同。最后，管道的每一端都有一个文件描述符的打开副本，一个在一个 child 中，另一个在另一个中。如果未能正确执行此操作，在某些情况下也可能导致挂起，因为您 fork 的进程可能不会终止。

以下是您希望程序执行的操作的摘要:

• 原始进程设置管道。
• 原始进程 fork 两次，每个命令一次。
• 每个子进程都操纵自己的文件描述符，以使用管道的正确一端作为适当的标准 FD，并关闭管道的另一端。
• 每个子进程都使用 execvp()(或该系列中的其他函数之一)来运行请求的程序
• 父级关闭管道两端的文件描述符副本
• parent 使用wait() 或waitpid() 收集两个 child 。

另请注意，您应该检查所有函数调用的返回值并为错误提供适当的处理。