分解沟通，从多个孩子那里阅读

Question

我正在尝试编写一个自定义的类似 shell 的程序，其中可以同时执行多个命令。对于单个命令来说，这并不复杂。但是，当我尝试同时执行多个命令（每个命令都在一个单独的子命令中）并捕获它们的标准输出时，我遇到了问题。

到目前为止，我尝试的是在我的 shell 应用程序下，我有两个函数可以同时运行命令，execute() 接受多个命令，并且对于每个命令，它fork() 执行命令的子进程，subprocess() 接受 1 个 cmd 并执行它。

void execute(std::vector<std::string> cmds) {
    int fds[2];
    pipe(fds);
    std::pair<pid_t, int> sp;

    for (int i = 0; i < cmds.size(); i++) {
        std::pair<pid_t, int> sp = this->subprocess(cmds[i], fds);
    }

    
    // wait for all children
    while (wait(NULL) > 0);
    close(sp.second);
}

std::pair<pid_t, int> subprocess(std::string &cmd, int *fds) {
    std::pair<pid_t, int> process = std::make_pair(fork(), fds[0]);
    if (process.first == 0) {
        close(fds[0]); // no reading
        dup2(fds[1], STDIN_FILENO);
        close(fds[1]);
        char *argv[] = {"/bin/sh", "-c", cmd.data(), NULL};
        execvp(argv[0], argv);
        exit(0);
    }
    close(fds[1]); // only reading
    return process;
} 

这里的问题是，当我在自定义 shell 上执行多个命令时（这里不深入讨论具体内容，但它会在某个时候调用 execute()）。）如果我使用 STDIN_FILENO 如上所述，捕获子进程标准输出，它会永远写入 shell 的标准输入，捕获的输出是什么，例如

，如果输入命令是

echo im done, yet?
echo nope
echo maybe

，则在写入 STDIN_FILENO 情况下，输出如下（其中>>>) 是我的用户输入标记。

im done, yet?
nope
maybe
>>> nope
maybe
im done, yet?
>>> im done, yet?
nope
maybe

在写入 STDOUT_FILENO 情况下，它似乎忽略了其中一个命令（可能是第一个子命令），我不确定为什么？

maybe
nope
>>> maybe
nope
>>> nope
maybe
>>> maybe
nope
>>> nope

因此，我认为潜在的事情就在我正在使用 std::cin >> 的 shell 中。 ... 对于 while 循环中的用户输入，这可能会与 stdin 大小写发生冲突。另一方面，在主进程（父进程）中，我正在等待所有子进程退出，因此子进程不知何故没有退出，但子进程应该在 execvp 之后死亡，对吧？而且，我在主进程close(sp.second)中关闭了读取端。此时，我不确定为什么会发生这种情况？

对于这样的过程，我不应该使用 pipe() 吗？如果我使用临时文件来重定向子进程的标准输出，一切都会好吗？如果是这样，您能解释一下原因吗？

Answer 1

所示代码中存在多个基本的概念问题。

std::pair<pid_t, int> sp;

这声明了一个新的 std::pair 对象。到目前为止，一切都很好。

std::pair<pid_t, int> sp = this->subprocess(cmds[i], fds);

这在 for 循环内声明了一个新的 std::pair 对象。它恰好与函数作用域中的 sp 对象具有相同的名称。但它是一个不同的对象，与它无关。这就是 C++ 的工作原理：当您在内部作用域、if 语句、for 循环或填充在另一对 { 中的任何内容中声明对象时， ... } 你最终声明了一个新对象。它的名称是否恰好与在更大范围内声明的另一个名称相同并不重要。这是一个新对象。

    // wait for all children
    while (wait(NULL) > 0);
    close(sp.second);

这里有两个独立的问题。

1. 对于初学者来说，如果我们一直注意的话：这个 sp 对象尚未初始化为任何内容。

2. 如果这里的目标是从子进程中读取数据，则该部分完全丢失，并且应该在等待子进程退出之前完成。正如此处所描述的目标，如果子进程将写入该管道，则应从中读取该管道。否则，如果没有从管道中读取任何内容：管道的内部缓冲区是有限的，如果子进程填满管道，它们将被阻塞，等待从管道中读取数据。但是父进程正在等待子进程存在，所以一切都会挂起。

最后，还不清楚为什么管道的文件描述符被传递给相同的函数，只是为了返回具有相同文件描述符的 std::pair 。 std::pair 在显示的代码中没有任何有用的用途，因此很可能还有更多此处未显示的代码，其中使用了它。

至少必须解决上述所有问题才能使所示代码正常工作。如果还有其他代码未显示，则它也可能存在也可能不存在其他问题。