如何将程序输出重定向为其输入

Question

我为教程目的编写了一个简单的 C++ 程序。 我的目标是无限循环。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
  std::cout << "text";

  for(;;) {
    std::string string_object{};
    std::getline(std::cin, string_object);
    std::cout << string_object;
  }

  return 0;
}

编译后我像这样运行它： ./bin 0>&1 我期望发生的是输出到标准输出的“文本”，现在它也将成为程序的标准输入，它将永远循环。为什么没有发生？

Answer 1

首先，打印到std::cout时需要输出换行符，否则std::getline()将没有完整的行可读取。

改进版：

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
  std::cout << "stars" << std::endl;

  for(;;) {
    std::string string_object;
    std::getline(std::cin, string_object);
    std::cout << string_object << std::endl;
  }

  return 0;
}

现在试试这个：

./bin >file <file

您看不到任何输出，因为它会进入文件。但是如果你停止程序并查看文件，你会发现它充满了

stars
stars
stars
stars

:-)

还有，尝试时反馈循环无法启动的原因

./bin 0>&1

是，您最终将 stdin 和 stdout 都连接到 /dev/tty （意味着你可以看到输出）。

但是 TTY 设备永远无法关闭循环，因为它实际上由两个独立的通道组成，一个将输出传递给终端，一个将终端输入传递给进程。

如果您使用常规文件进行输入和输出，则可以关闭循环。如果进程的标准输入连接到文件，则写入文件的每个字节也将被读取。只要没有其他进程同时读取文件，因为流中的每个字节只能读取一次。

Answer 2

由于您使用的是 gcc，我假设您有 pipe 可用。

#include <cstring>
#include <iostream>
#include <unistd.h>

int main() {
    char buffer[1024];
    std::strcpy(buffer, "test");

    int fd[2];
    ::pipe(fd);
    ::dup2(fd[1], STDOUT_FILENO);
    ::close(fd[1]);
    ::dup2(fd[0], STDIN_FILENO);
    ::close(fd[0]);

    ::write(STDOUT_FILENO, buffer, 4);
    while(true) {
        auto const read_bytes = ::read(STDIN_FILENO, buffer, 1024);
        ::write(STDOUT_FILENO, buffer, read_bytes);
#if 0
        std::cerr.write(buffer, read_bytes);
        std::cerr << "\n\tGot " << read_bytes << " bytes" << std::endl;
#endif
        sleep(2);
    }
    return 0;
}

可以启用#if 0 部分以进行调试。我无法让它直接与std::cout 和std::cin 一起工作，但是对低级流代码了解更多的人可能会对此进行调整。

调试输出：

$ ./io_loop 
test
        Got 4 bytes
test
        Got 4 bytes
test
        Got 4 bytes
test
        Got 4 bytes
^C

Answer 3

因为标准输出和标准输入不创建循环。它们可能指向同一个 tty，但一个 tty 实际上是两个独立的通道，一个用于输入，一个用于输出，它们不会相互循环。

您可以尝试通过运行程序来创建一个循环，将其标准输入连接到 管道 的读取端，并将其标准输出连接到其写入端。这将适用于cat：

mkfifo fifo
{ echo text; strace cat; } <>fifo >fifo
...
read(0, "text\n", 131072)               = 5
write(1, "text\n", 5)                   = 5
read(0, "text\n", 131072)               = 5
write(1, "text\n", 5)                   = 5
...

但不是你的程序。那是因为您的程序正在尝试读取 行，但它的写入并没有被换行符终止。修复该问题并将读取的行打印到 stderr（因此我们不必使用 strace 来证明您的程序中发生了任何事情），我们得到：

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
  std::cout << "text" << std::endl;

  for(;;) {
    std::string string_object{};
    std::getline(std::cin, string_object);
    std::cerr << string_object << std::endl;
    std::cout << string_object << std::endl;
  }
}

g++ foo.cc -o foo
mkfifo fifo; ./foo <>fifo >fifo
text
text
text
...

---

注意：使用<>fifo 打开命名管道 (fifo) 的方式是为了同时打开其读取端和写入端，从而避免阻塞。可以简单地从标准输入 (prog <>fifo >&0) 复制标准输出，而不是从其路径重新打开先进先出，或者先将先进先出作为不同的文件描述符打开，然后可以打开标准输入和标准输出而不会阻塞，第一个处于只读模式，第二个处于只写模式 (prog 3<>fifo <fifo >fifo 3>&-)。

它们都将与手头的示例相同。在 Linux 上，:|prog >/dev/fd/0（和echo text | strace cat >/dev/fd/0）也可以工作——无需使用mkfifo 创建命名管道。