c - 使 stdin 以安全且可移植的方式可写

Question

我试图运行两个程序。

<强> Case 1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
        int n;
        int k = 10;
        int ret_val = 0;
        ret_val = write (0, &k, sizeof(int));
        if (-1 == ret_val)
        {
                printf ("Failed to write");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }
        scanf ("%d", &n);
        printf ("Integer read is %d \n", n);
        return 0;
}

然后我尝试了下一个。

<强> Case 2

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
        int n;
        int k = 10;
        int ret_val = 0;

        /* Open file from which content shall be inserted to stdin_buffer */
        int source_fd = open ("file_in.txt", O_CREAT | O_RDWR, S_IRWXU);
        if (-1 == source_fd)
        {
                printf ("Failed to open file for reading");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }
        int stdin_fd;

        /* Close STDIN_FILENO */
        close(0);
        /* dup the source */
        stdin_fd = dup (source_fd);
        if (-1 == stdin_fd)
        {
                printf ("Failed to dup");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }

        /* write to stdin_buffer (content will be taken from file_in.txt) */
        ret_val = write (stdin_fd, &k, sizeof(int));
        if (-1 == ret_val)
        {
                printf ("Failed to write to stdin_buffer");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }

        scanf ("%d", &n);
        printf ("Integer read is %d \n", n);

        close(source_fd);
        return 0;
}

现在，在第一种情况下，我无法写入标准输入。在第二种情况下，我能够从文件“file_in.txt”获取输入，并将内容发送到标准输入缓冲区。

对于为什么我的第一个案例没有成功，我无法得到很好的解释。有人可以解释一下吗？

stdin 应该像任何其他文件一样，对吗？如果是写保护就好了。但是当我重定向输入时(在第二种情况下)，没有“权限被拒绝”问题。该代码似乎不可移植。是否有一种可移植且安全的方法来从文件重定向标准输入？

<小时/>

在查看了评论后，我想出了一个更好的工作代码。我想要一些关于此代码的反馈

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#define LEN 100

int main()
{
        int n;
        char buffer[LEN];
        memset (buffer, '\0', LEN);
        int ret_val = 0;

        /* Open file from which content shall be inserted to stdin_buffer */
        int source_fd = open ("file_in.txt", O_CREAT | O_RDONLY, S_IRWXU);
        if (-1 == source_fd)
        {
                perror ("Failed to open file for reading");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }
        /* Temp stdin_buffer */
        int temp_fd = open ("temp_in.txt", O_CREAT | O_RDWR, S_IRWXU);
        if (-1 == temp_fd)
        {
                perror ("Failed to open temp stdin");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }

        int stdin_fd;
        /* Close STDIN_FILENO */
        close(0);
        /* dup the source */
        stdin_fd = dup (temp_fd);
        if (-1 == stdin_fd)
        {
                perror ("Failed to dup");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }


        ret_val = read (source_fd, buffer, LEN);
        if (-1 == ret_val)
        {
                perror ("Failed to read from source");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }
        else
        {
                printf ("%s read from Source file\n", buffer);
        }

        /* write to stdin_buffer (content taken from file_in.txt) */
        ret_val = write (stdin_fd, buffer, LEN);
        if (-1 == ret_val)
        {
                perror ("Failed to write to stdin_buffer");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }


        ret_val = lseek (stdin_fd, 0, SEEK_SET);
        if (-1 == ret_val)
        {
                perror ("Failed lseek");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }

        ret_val = scanf ("%d", &n);
        if (-1 == ret_val)
        {
                perror ("Failed to read stdin_buffer");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }
        printf ("Integer read is %d \n", n);

        close(source_fd);
        return 0;
}

Answer 1

更新之前

在第一个程序中，3 个空字节和一个换行符(可能)被写入屏幕(不一定按照这个顺序)；然后程序尝试从键盘读取(假设命令行上没有 I/O 重定向)。写入标准输入不会加载输入缓冲区。您经常可以写入标准输入(并从标准输出和标准错误读取)，因为经典技术使用 O_RDWR 打开文件描述符。然后将其连接到标准 I/O channel 。但是，不能保证您可以这样做。 (顺便说一句，第一个程序需要 <unistd.h> 。)

第二个程序有太多未定义的行为，很难分析。 open() call 需要三个参数，因为它包含 O_CREAT ;第三个参数是文件的模式(例如 0644 )。您没有检查open()成功了。您不检查写入是否成功；它不会，因为文件描述符已打开 O_RDONLY (或者更确切地说， source_fd 打开 O_RDONLY ，并且 dup() 将该模式复制到文件描述符 0)，这意味着 write()将失败。不检查输入操作(您不确保 scanf() 成功)。 (第二个程序实际上并不需要 <sys/types.h> 或 <sys/stat.h> 。)

基本上，您对正在发生的事情一无所知，因为您没有检查任何关键函数调用。

更新 1 后

请注意，错误消息应写入标准错误，并应以换行符终止。

我让第一个程序按所述工作(Mac OS X 10.10 Yosemite，GCC 4.8.1)，尽管很难证明空字节已写入标准输入(但在那里写入了换行符)。然后我可以输入 10(或 20、或 100、或……)加上 Return，然后就会打印该整数。

第二个程序在 scanf() 上失败因为当您尝试读取时，文件指针位于文件末尾。您可以通过程序的这个变体看到:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(void)
{    
    /* Open file from which content shall be inserted to stdin_buffer */
    int source_fd = open ("file_in.txt", O_CREAT | O_RDWR, S_IRWXU);
    if (-1 == source_fd)
    {
        printf ("Failed to open file for reading\n");
        exit (EXIT_FAILURE);
    }

    close(0);
    int stdin_fd = dup (source_fd);
    if (-1 == stdin_fd)
    {
        printf("Failed to dup\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int k = 10;
    int ret_val = write(stdin_fd, &k, sizeof(int));
    if (-1 == ret_val)
    {
        printf("Failed to write to stdin_buffer\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int rc;
    int n;
    if ((rc = scanf("%d", &n)) != 1)
        printf("Failed to read from standard input: rc = %d\n", rc);
    else
        printf("Integer read is %d (0x%08x)\n", n, n);

    close(source_fd);
    return 0;
}

它产生:

Failed to read from standard input: rc = -1

如果在读取之前倒回文件，则会返回 0；写入文件的二进制数据不是整数的有效字符串表示形式。

更新 2 后

我写了一个小函数err_exit()因为它允许页面上的代码更小。我在几个地方修改了您的代码以报告先前函数的返回值。缺少输入并不是错误。当您读取 0 字节时，这不是错误；而是错误。是EOF。当有数据要读取但不是整数值的文本格式时，不会发生任何转换，但这不是错误。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#define LEN 100

static void err_exit(const char *msg)
{
    perror(msg);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

int main(void)
{
        int n = 99;
        char buffer[LEN];
        memset(buffer, '\0', LEN);
        int ret_val = 0;

        /* Open file from which content shall be inserted to stdin_buffer */
        int source_fd = open("file_in.txt", O_CREAT | O_RDONLY, S_IRWXU);
        if (-1 == source_fd)
                err_exit("Failed to open file for reading");
        /* Temp stdin_buffer */
        int temp_fd = open("temp_in.txt", O_CREAT | O_RDWR, S_IRWXU);
        if (-1 == temp_fd)
                err_exit("Failed to open temp stdin");

        /* Close STDIN_FILENO */
        close(0);
        /* dup the source */
        int stdin_fd = dup(temp_fd);
        if (-1 == stdin_fd)
                err_exit("Failed to dup");

        ret_val = read(source_fd, buffer, LEN);
        if (-1 == ret_val)
                err_exit("Failed to read from source");
        else
                printf("(%d bytes) <<%s>> read from Source file\n", ret_val, buffer);

        /* write to stdin_buffer (content taken from file_in.txt) */
        ret_val = write(stdin_fd, buffer, LEN);
        if (-1 == ret_val)
                err_exit("Failed to write to stdin_buffer");

        ret_val = lseek(stdin_fd, 0, SEEK_SET);
        if (-1 == ret_val)
                err_exit("Failed lseek");

        ret_val = scanf("%d", &n);
        if (-1 == ret_val)
                err_exit("Failed to read stdin_buffer");
        printf("Integer read is %d (ret_val = %d)\n", n, ret_val);

        close(source_fd);
        return 0;
}

输出:

(0 bytes) <<>> read from Source file
Integer read is 99 (ret_val = 0)

何时 scanf()无法读取值，它(通常)不会将任何内容写入相应的变量。这就是99幸存下来的原因。如果你想要scanf()可以读取的数据作为整数，您需要:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#define LEN 100

static void err_exit(const char *msg)
{
    perror(msg);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

int main(void)
{
        int n = 99;
        char buffer[LEN] = "";
        int ret_val = 0;

        /* Open file from which content shall be inserted to stdin */
        int source_fd = open("file_in.txt", O_CREAT | O_RDONLY, S_IRWXU);
        if (-1 == source_fd)
                err_exit("Failed to open file for reading");
        /* Temp stdin */
        int temp_fd = open("temp_in.txt", O_CREAT | O_RDWR, S_IRWXU);
        if (-1 == temp_fd)
                err_exit("Failed to open temp stdin");

        /* Close STDIN_FILENO */
        close(0);
        /* dup the source */
        int stdin_fd = dup(temp_fd);
        if (-1 == stdin_fd)
                err_exit("Failed to dup");

        ret_val = read(source_fd, buffer, LEN);
        if (-1 == ret_val)
                err_exit("Failed to read from source");
        else
                printf("(%d bytes) <<%s>> read from Source file\n", ret_val, buffer);

        /* write to stdin (content taken from file_in.txt) */
        ret_val = write(stdin_fd, "10\n", sizeof("10\n")-1);
        if (-1 == ret_val)
                err_exit("Failed to write to stdin");

        ret_val = lseek(stdin_fd, 0, SEEK_SET);
        if (-1 == ret_val)
                err_exit("Failed lseek");

        ret_val = scanf("%d", &n);
        if (-1 == ret_val)
                err_exit("Failed to read stdin");
        printf("Integer read is %d (ret_val = %d)\n", n, ret_val);

        close(source_fd);
        return 0;
}

输出:

(0 bytes) <<>> read from Source file
Integer read is 10 (ret_val = 1)