在 shell 中用管道连接 n 个命令？

Question

我正在尝试用 C 语言实现一个 shell。我可以使用简单的 execvp() 来执行简单的命令，但要求之一是管理这样的命令：“ls -l | head | tail -4”，并带有“for” '循环并且只有一个'pipe()'语句重定向标准输入和标准输出。现在几天过去了，我有点迷失了。

N = 简单命令的数量（示例中为 3：ls、head、tail） 命令=带有命令的结构列表，如下所示：

commands[0].argv[0]: ls
commands[0].argv[1]: -l
commands[1].argv[0]: head
commands[2].argv[0]: tail
commands[2].argv[1]: -4

所以，我创建了for循环，并开始重定向stdin和stdout以便用管道连接所有命令，但是......我只是不知道为什么它不这样做不工作。

for (i=0; i < n; i++){

pipe(pipe);
if(fork()==0){  // CHILD

    close(pipe[0]);
    close(1);
    dup(pipe[1]);
    close(pipe[1]);

    execvp(commands[i].argv[0], &commands[i].argv[0]);
    perror("ERROR: ");
    exit(-1);

}else{      // FATHER

    close(pipe[1]);
    close(0);
    dup(pipe[0]);
    close(pipe[0]);

}
}

我想要创建的是一系列子进程：

[ls -l] ----管道----> [头部]----管道----> [尾巴-4]

所有这些进程都有一个根（运行我的 shell 的进程），所以，第一个父亲也是 shell 进程的子进程，我已经有点筋疲力尽了，有人可以帮助我吗？

我什至不确定孩子们是否应该是执行命令的人。

谢谢大家！！

Answer 1

这里没什么复杂的，只要记住最后一个命令应该输出到原始进程的文件描述符 1，第一个命令应该从原始进程文件描述符 0 读取。您只需按顺序生成进程，并携带上一个命令的输入端管道调用。

因此，以下是类型：

#include <unistd.h>

struct command
{
  const char **argv;
};

使用简单且定义良好的语义创建一个辅助函数：

int
spawn_proc (int in, int out, struct command *cmd)
{
  pid_t pid;

  if ((pid = fork ()) == 0)
    {
      if (in != 0)
        {
          dup2 (in, 0);
          close (in);
        }

      if (out != 1)
        {
          dup2 (out, 1);
          close (out);
        }

      return execvp (cmd->argv [0], (char * const *)cmd->argv);
    }

  return pid;
}

这是主要的 fork 例程：

int
fork_pipes (int n, struct command *cmd)
{
  int i;
  pid_t pid;
  int in, fd [2];

  /* The first process should get its input from the original file descriptor 0.  */
  in = 0;

  /* Note the loop bound, we spawn here all, but the last stage of the pipeline.  */
  for (i = 0; i < n - 1; ++i)
    {
      pipe (fd);

      /* f [1] is the write end of the pipe, we carry `in` from the prev iteration.  */
      spawn_proc (in, fd [1], cmd + i);

      /* No need for the write end of the pipe, the child will write here.  */
      close (fd [1]);

      /* Keep the read end of the pipe, the next child will read from there.  */
      in = fd [0];
    }

  /* Last stage of the pipeline - set stdin be the read end of the previous pipe
     and output to the original file descriptor 1. */  
  if (in != 0)
    dup2 (in, 0);

  /* Execute the last stage with the current process. */
  return execvp (cmd [i].argv [0], (char * const *)cmd [i].argv);
}

和一个小测试：

int
main ()
{
  const char *ls[] = { "ls", "-l", 0 };
  const char *awk[] = { "awk", "{print $1}", 0 };
  const char *sort[] = { "sort", 0 };
  const char *uniq[] = { "uniq", 0 };

  struct command cmd [] = { {ls}, {awk}, {sort}, {uniq} };

  return fork_pipes (4, cmd);
}

似乎可以工作。 :)

Answer 2

首先，你过早地关闭了管道。只关闭当前进程中不需要的那一端，并记住关闭子进程中的stdin/stdout。

其次，您需要记住上一个命令中的 fd。因此，对于两个进程，这看起来像：

int pipe[2];
pipe(pipe);
if ( fork() == 0 ) {
     /* Redirect output of process into pipe */
     close(stdout);
     close(pipe[0]);
     dup2( pipe[1], stdout );
     execvp(commands[0].argv[0], &commands[0].argv[0]);
} 
if ( fork() == 0 ) {
     /* Redirect input of process out of pipe */
     close(stdin);
     close(pipe[1]);
     dup2( pipe[0], stdin );
     execvp(commands[1].argv[0], &commands[1].argv[0]);
}
/* Main process */
close( pipe[0] );
close( pipe[1] );
waitpid();

现在您的工作是为此添加错误处理并为要启动的 n 个进程生成 n-1 个管道。第一个 fork() 块中的代码需要针对进程 1..n-1 的适当管道运行，第二个 fork() 块中的代码需要针对进程 2..n 运行。