Python交互式shell在子进程中运行时不响应输入

Question

我正在制作一个终端命令行界面程序，作为一个更大项目的一部分。我希望用户能够运行任意命令（如在 cmd 中）。问题是当我使用subprocess 启动python 进程时，python 不会向stdout 写入任何内容。我什至不确定它是否读到了我在stdin 中写的内容。这是我的代码：

from os import pipe, read, write
from subprocess import Popen
from time import sleep

# Create the stdin/stdout pipes
out_read_pipe_fd, out_write_pipe_fd = pipe()
in_read_pipe_fd, in_write_pipe_fd = pipe()

# Start the process
proc = Popen("python", stdin=in_read_pipe_fd, stdout=out_write_pipe_fd,
             close_fds=True, shell=True)

# Make sure the process started
sleep(2)

# Write stuff to stdin
write(in_write_pipe_fd, b"print(\"hello world\")\n")

# Read all of the data written to stdout 1 byte at a time
print("Reading:")
while True:
    print(repr(read(out_read_pipe_fd, 1)))

当我将"python" 更改为"myexe.exe" 时，上面的代码有效，其中myexe.exe 是我用MinGW 编译的C++ 编写的hello world 程序。为什么会这样？ This 是完整代码，但上面的示例显示了我的问题。当我将"python" 更改为"cmd" 时，它也可以正常工作。

PS：当我在命令提示符下运行 python 时，它给了我：

Python 3.7.9 (tags/v3.7.9:13c94747c7, Aug 17 2020, 18:58:18) [MSC v.1900 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

这意味着应该有东西写到stdout。

Answer 1

问题

请注意，您将 python 连接到非 tty 标准输入，因此它的行为与您在终端中运行命令 python 时不同。相反，它的行为就像您使用了命令cat script | python，这意味着它会等到标准输入关闭，然后将所有内容作为单个脚本执行。 docs 中描述了此行为：

解释器的操作有点像 Unix shell：当被调用时 标准输入连接到 tty 设备，它读取并执行 交互式命令；当使用文件名参数或使用 一个文件作为标准输入，它从中读取并执行一个脚本 文件。

在阅读前尝试添加close(in_write_pipe_fd)，你会发现它成功了。

方案一：强制python交互运行

为了解决您的问题，我们需要 python 来忽略它不是交互式运行的事实。运行 python --help 时，您可能会注意到标志 -i：

-i     : inspect interactively after running script; forces a prompt even
         if stdin does not appear to be a terminal; also PYTHONINSPECT=x

听起来不错 :) 只需将您的 Popen 调用更改为：

Popen("python -i", stdin=in_read_pipe_fd, stdout=out_write_pipe_fd,
      close_fds=True, shell=True)

一切都应该开始按预期工作了。

方案二：假装终端

您可能听说过pty，一种伪终端设备。这是一些操作系统中的一个功能，它允许您将管道连接到 tty 驱动程序而不是终端仿真器，因此，在您的情况下，允许您自己编写终端仿真器。您可以使用 python 模块pty 打开一个并将其连接到子进程而不是普通管道。这会让 python 认为它连接到一个实际的 tty 设备，并且还允许你模拟 Ctrl-C 按下、向上/向下箭头等。

但这是有代价的——一些程序在连接到 tty 时，也会相应地改变它们的输出。例如，在许多 linux 发行版中，grep 命令为输出中的匹配模式着色。如果您不确定您可以在程序中正确处理颜色，或者配置 tty 以声明它不支持颜色（和其他 tty 功能），您将开始在某些命令的输出中得到垃圾。

小记

我确实觉得这可能不是实现目标的最佳方法。如果您更详细地描述它，我也许可以帮助您考虑替代方案:)

Answer 2

python 解释器更常用于从命令行运行脚本而不是交互模式，因此它的交互元素不会写入stdout，否则它们会干扰脚本输出。没有人愿意从脚本输出中删除介绍性文本。

为了促进这一点，在与用户交互时，解释器使用sys.displayhook 方法故意将输出发送到stdout，否则不会发送到stdout。其余部分（例如介绍文本和>>> 提示）根据the docs 写入stderr：

• stdin 用于所有交互式输入（包括对 input() 的调用）；
• stdout 用于 print() 和表达式语句的输出以及 input() 的提示；
• 解释器自己的提示及其错误消息转到 stderr。