c - 递归 pipe() 调用后 I/O 挂起

Question

这是我之前 question 的后续.我正在编写一个 linux shell，所以我需要处理用户输入多个管道命令的可能性。它几乎可以正常工作，除了在 I/O 挂起的最后一个命令上调用 execvp() 之后。我的提示再也不会出现，我必须按 ctrl+C 才能离开 shell。我不认为这是一个无限循环的发生，而是我没有正确关闭我的流。我想不出正确的方法来做到这一点。

示例 - 如果我根本不使用管道，shell 将正确运行:

ad@ubuntu:~/Documents$ gcc mash.c -o mash
ad@ubuntu:~/Documents$ ./mash
/home/ad/Documents> ls
a.out     bio1.odt  blah.cpp       controller.txt  mash.c
bio1.doc  blahblah.txt  Chapter1Notes.odt  mash
/home/ad/Documents> 

但是，如果我输入:

/home/ad/Documents> ls -l | grep sh
-rwxr-xr-x 1 ad ad  13597 2011-09-26 00:03 mash
-rw-r--r-- 1 ad ad   3060 2011-09-25 23:58 mash.c

提示不再出现。 main() 最初使用 stdin 和 stdout 调用 execute()。

谢谢你的时间!

代码:

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

int MAX_PATH_LENGTH = 1024; //Maximum path length to display.
int BUF_LENGTH = 1024; // Length of buffer to store user input
char * delims = " \n"; // Delimiters for tokenizing user input.
const int PIPE_READ = 0;
const int PIPE_WRITE = 1;

void execute(char **argArray, int read_fd, int write_fd){
    dup2(read_fd, 0);
    dup2(write_fd, 1);
    //Problem when entering only newline character
    char **pA = argArray;
    int i = 0;
    while(*pA != NULL) {
        if(strcmp(argArray[i],"<") == 0) { 
            int input = open(argArray[i+1], O_RDWR | O_CREAT);
            pid_t pid = fork();
            if(pid == 0) {
                dup2(input, 0);
                argArray[i] = 0;
                execvp(argArray[0], &argArray[0]);
                printf("Error redirecting input.\n");
                exit(1);
            }
            wait(pid);
        }
        else if(strcmp(argArray[i],">") == 0) { 
            int output = open(argArray[i+1], O_RDWR | O_CREAT);
            pid_t pid = fork();
            if(pid == 0){
                dup2(output,1);
                close(output);
                argArray[i] = 0;
                execvp(argArray[0], &argArray[0]);
                printf("Error redirecting output.\n");
                exit(1);
            }
            close(output);
            wait(NULL);

        }
        else if(strcmp(argArray[i],"|") == 0) {
            int fds[2];
            pipe(fds);
            pid_t pid = fork();
            if(pid == 0) {
                dup2(fds[PIPE_WRITE], 1);
                close(fds[PIPE_READ]);
                close(fds[PIPE_WRITE]);
                argArray[i] = 0;
                execvp(argArray[0], &argArray[0]);       
                printf("%s: command not found.\n", argArray[0]);     
                exit(1);
            } else {
                dup2(fds[PIPE_READ], 0);
                execute(&argArray[i+1], 0, 1);
                close(fds[PIPE_READ]);
                close(fds[PIPE_WRITE]);
                wait(pid);
                printf("herp\n");
            }
        }
        *pA++;
        i++;
    }
    pid_t pid = vfork();
    if(pid == 0){
        execvp(argArray[0], &argArray[0]);
        printf("%s: command not found.\n", argArray[0]);
        exit(1);
    }
    else {
        wait(NULL);
    }
}

int main () {

    char path[MAX_PATH_LENGTH];
    char buf[BUF_LENGTH];
    char* strArray[BUF_LENGTH];
    /**
     * "Welcome" message. When mash is executed, the current working directory
     * is displayed followed by >. For example, if user is in /usr/lib/, then
     * mash will display :
     *      /usr/lib/> 
     **/
    getcwd(path, MAX_PATH_LENGTH);
    printf("%s> ", path);
    fflush(stdout);

    /**
     * Loop infinitely while waiting for input from user.
     * Parse input and display "welcome" message again.
     **/ 
    while(1) {
        fgets(buf, BUF_LENGTH, stdin);
        char *tokenPtr = NULL;
        int i = 0;
        tokenPtr = strtok(buf, delims);

        if(strcmp(tokenPtr, "exit") == 0){

            exit(0);
        }
        else if(strcmp(tokenPtr, "cd") == 0){
            tokenPtr = strtok(NULL, delims);
            if(chdir(tokenPtr) != 0){
                printf("Path not found.\n");
            }
            getcwd(path, MAX_PATH_LENGTH);
        }
        else if(strcmp(tokenPtr, "pwd") == 0){
            printf("%s\n", path);
        }
        else {
            while(tokenPtr != NULL) {
                strArray[i++] = tokenPtr;
                tokenPtr = strtok(NULL, delims);
            }
            execute(strArray, 0, 1);
        }

    bzero(strArray, sizeof(strArray)); // clears array
    printf("%s> ", path);
    fflush(stdout);
    }

}

Answer 1

此行 - dup2(fds[PIPE_READ], 0); - 用引用管道的描述符覆盖您当前的标准输入文件描述符。一旦管道命令完成，任何从 stdin 读取的尝试都将失败。

此行 - fgets(buf, BUF_LENGTH, stdin); - 不检查错误情况。

最后 - 在开始第二个进程之前，您等待管道中的第二个进程完成。这就是导致您陷入僵局的原因； “grep”命令正在等待输入，但您还没有执行“ls”命令。您等待 grep 命令完成，但它无法完成，因为它正在等待输入。

在您最新的代码化身中:调用 execute() 函数时，它会扫描参数并找到管道；然后它派生并运行第一个命令(“ls”):

        pid_t pid = fork();
        if(pid == 0) {
            dup2(fds[PIPE_WRITE], 1);
            close(fds[PIPE_READ]);
            close(fds[PIPE_WRITE]);
            argArray[i] = 0;
            execvp(argArray[0], &argArray[0]);       
            printf("%s: command not found.\n", argArray[0]);     
            exit(1);

然后它递归，再次调用execute():

        } else {
            dup2(fds[PIPE_READ], 0);
            execute(&argArray[i+1], 0, 1);  // <--- HERE

...这当然会在返回之前 fork 并运行“grep”。请注意，它使用/both/管道字段描述符/open/这样做。因此，grep 进程本身将保持管道的两端打开。 execute() 在返回之前执行 wait(NULL) ；然而，这实际上会等待“ls”完成(因为这是首先完成的过程)。然后它返回，并继续:

            close(fds[PIPE_READ]);
            close(fds[PIPE_WRITE]);
            wait(pid);   // <--- WRONG, compile with -Wall to see why
            printf("herp\n");
        }

我指出了一个错误。尝试使用“-Wall”进行编译，或阅读 wait() 函数的文档!如果您将其更改为 wait(NULL) 它将是正确的，但是，在这种情况下它会阻塞。原因是“grep”命令尚未完成，仍在读取输入。它仍在读取输入的原因是因为 grep 进程本身已打开管道的写入端!!因此，grep 永远不会看到来自管道的输入的“结束”。一个简单的解决方法是在递归调用 execute() 之前关闭管道 fds(但是，您的代码仍然存在其他问题，包括，正如我已经指出的，您正在破坏标准输入描述符)。