在 C 中实现 shell 并需要帮助处理输入/输出重定向

Question

第二轮

看了一些答案，我修改后的代码是：

int pid = fork();

if (pid == -1) {
    perror("fork");
} else if (pid == 0) {   

    if (in) { //if '<' char was found in string inputted by user
        int fd0 = open(input, O_RDONLY, 0);
        dup2(fd0, STDIN_FILENO);
        close(fd0);
        in = 0;
    }

    if (out) { //if '>' was found in string inputted by user
        int fd1 = creat(output, 0644);
        dup2(fd1, STDOUT_FILENO);
        close(fd1);
        out = 0;
    }   

    execvp(res[0], res);
    perror("execvp");
    _exit(1);
} else {
    waitpid(pid, 0, 0);
    free(res);
}

它有效，但似乎没有重新连接标准输出或类似的东西。这是执行：

SHELL$ cat > file
hello, world
this is a test
SHELL$ cat < file //no output
SHELL$ ls //no output

'' 都可以工作，但是执行后没有输出。

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第一轮

我一直在用 C 编写一个相对简单的 shell，但我在实现输入 () 重定向时遇到了麻烦。帮我找出以下代码中的问题：

int fd;
int pid = fork();
int current_out;

if (in) { //if '<' char was found in string inputted by user
    fd = open(input, O_RDONLY, 0);
    dup2(fd, STDIN_FILENO);
    in = 0;
    current_out = dup(0);
}

if (out) { //if '>' was found in string inputted by user
    fd = creat(output, 0644);
    dup2(fd, STDOUT_FILENO);
    out = 0;
    current_out = dup(1);
}

if (pid == -1) {
    perror("fork");
} else if (pid == 0) {       
    execvp(res[0], res);
    perror("execvp");
    _exit(1);
} else {
    waitpid(pid, 0, 0);
    dup2(current_out, 1);
    free(res);
}

我可能有一些不必要的材料，因为我一直在尝试不同的东西来让它发挥作用。我不确定出了什么问题。

Answer 1

重定向后打开的文件描述符过多。让我们剖析这两段：

if (in) { //if '<' char was found in string inputted by user
    fd = open(input, O_RDONLY, 0);
    dup2(fd, STDIN_FILENO);
    in = 0;
    current_in = dup(0);  // Fix for symmetry with second paragraph
}

if (out) { //if '>' was found in string inputted by user
    fd = creat(output, 0644);
    dup2(fd, STDOUT_FILENO);
    out = 0;
    current_out = dup(1);
}

我将成为慈善家，并忽略您忽略错误的事实。但是，您需要对系统调用进行错误检查。

在第一段中，您打开一个文件并在变量fd 中捕获文件描述符（很可能是3）。然后将文件描述符复制到标准输入 (STDIN_FILENO)。但请注意，文件描述符 3 仍处于打开状态。然后你做一个dup(0)（为了一致性，应该是STDIN_FILENO），得到另一个文件描述符，也许是4。所以你有文件描述符0、3和4指向同一个文件（实际上，相同打开文件描述——注意打开文件描述不同于打开文件描述符）。如果您对current_in 的意图是保留（父）shell 的标准输入，则必须在执行覆盖输出的dup2() 之前执行dup()。但是，最好不要更改父 shell 的文件描述符；这比重新复制文件描述符的开销要小。

然后您或多或少地重复第二段中的过程，首先覆盖文件描述符 3 的唯一记录，该记录使用 fd = creat(...) 调用打开，但获得一个新的描述符，可能是 5，然后将其复制到标准输出中。然后执行dup(1)，产生另一个文件描述符，可能是 6。

因此，您已将主 shell 的标准输入和标准输出重定向到文件（并且无法将它们恢复为原始值）。因此，您的第一个问题是您在 fork() 之前进行重定向；您应该在fork() 之后执行此操作——尽管当您在进程之间使用管道时，您需要在分叉之前创建管道。

您的第二个问题是您需要关闭过多的文件描述符，其中一个您不再有参考。

所以，你可能需要：

if ((pid = fork()) < 0)
    ...error...
else if (pid == 0)
{
    /* Be childish */
    if (in)
    {
        int fd0 = open(input, O_RDONLY);
        dup2(fd0, STDIN_FILENO);
        close(fd0);
    }

    if (out)
    {
        int fd1 = creat(output , 0644) ;
        dup2(fd1, STDOUT_FILENO);
        close(fd1);
    }
    ...now the child has stdin coming from the input file, 
    ...stdout going to the output file, and no extra files open.
    ...it is safe to execute the command to be executed.
    execve(cmd[0], cmd, env);   // Or your preferred alternative
    fprintf(stderr, "Failed to exec %s\n", cmd[0]);
    exit(1);
}
else
{
    /* Be parental */
    ...wait for child to die, etc...
}

在你做任何这些之前，你应该确保你已经刷新了 shell 的标准 I/O 通道，可能是使用fflush(0)，这样如果分叉的孩子因为问题而写入标准错误，那里是没有多余的重复输出。

还要注意各种open() 调用应该进行错误检查。

Answer 2

重定向后打开的文件描述符过多。你需要的代码就是这个。

    if (pid == 0)
{          /* for the child process:         */

    // function for redirection ( '<' , '>' )

    int fd0,fd1,i,in=0,out=0;
    char input[64],output[64];

    // finds where '<' or '>' occurs and make that argv[i] = NULL , to ensure that command wont't read that

    for(i=0;argv[i]!='\0';i++)
    {
        if(strcmp(argv[i],"<")==0)
        {        
            argv[i]=NULL;
            strcpy(input,argv[i+1]);
            in=2;           
        }               

        if(strcmp(argv[i],">")==0)
        {      
            argv[i]=NULL;
            strcpy(output,argv[i+1]);
            out=2;
        }         
    }

    //if '<' char was found in string inputted by user
    if(in)
    {   

        // fdo is file-descriptor
        int fd0;
        if ((fd0 = open(input, O_RDONLY, 0)) < 0) {
            perror("Couldn't open input file");
            exit(0);
        }           
        // dup2() copies content of fdo in input of preceeding file
        dup2(fd0, 0); // STDIN_FILENO here can be replaced by 0 

        close(fd0); // necessary
    }

    //if '>' char was found in string inputted by user 
    if (out)
    {

        int fd1 ;
        if ((fd1 = creat(output , 0644)) < 0) {
            perror("Couldn't open the output file");
            exit(0);
        }           

        dup2(fd1, STDOUT_FILENO); // 1 here can be replaced by STDOUT_FILENO
        close(fd1);
    }

    execvp(*argv, argv);
    perror("execvp");
    _exit(1);

    // another syntax
    /*      if (!(execvp(*argv, argv) >= 0)) {     // execute the command  
            printf("*** ERROR: exec failed\n");
            exit(1);
     */ 
}


    else if((pid) < 0)
    {     
        printf("fork() failed!\n");
        exit(1);
    }

    else {                                  /* for the parent:      */

        while (!(wait(&status) == pid)) ; // good coding to avoid race_conditions(errors) 
    }
}

Answer 3

这就是正在发生的事情。在您调用fork() 后，将执行两个与原始进程重复的进程。区别在于fork() 的返回值存储在pid 中。

然后两个进程（shell 和子进程）将它们的标准输入和标准输出重定向到相同的文件。我认为您试图将以前的 fd 保存在 current_out 中，但正如 Seth Robertson 指出的那样，这目前不起作用，因为正在保存错误的文件描述符。父级还恢复其标准输出，但不恢复标准输入。

您可以修复此错误，但可以做得更好。您实际上不必重定向父母的输出，只需重定向孩子的输出。所以只需先检查pid。那么也不需要恢复任何文件描述符。