在 C 中安全丢弃可变长度的标准输入字符的正确方法是什么？

Question

我正在编写名为“Headfirst C”的 C 文本中的一些示例代码。我编写了一个演示信号处理的练习应用程序，在完成本章后，我决定尝试一下。我是一名工程师，习惯于在 LabVIEW 中工作（高度并发和直观的事件处理功能），因此我对使用警报和信号处理程序生成周期性事件很感兴趣。我的问题是这样的：

在以下示例代码中，丢弃标准输入中可变数量的用户输入的正确方法或最佳实践是什么？我编写了这个小应用程序作为演示，一个 3 秒的警报会触发一个烦人的“你好！”中断 fgets 调用的消息。然而，我注意到的是，如果用户在打字过程中被打断，当他最终按下 enter 时，输入的任何文本（是否被打断）都会被回显。我想丢弃在用户按下回车之前被中断的任何内容。

//Sample Program - Signal Handling & Alarms
//Header Includes
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

//Function Declarations
//Handler Functions
void diediedie(int sig);
void howdy(int sig);
//Handler Register Function
int catchSignal(int signum, void(*handler)(int));

//Variable declarations
//Declare interrupted flags
static int interrupted = 0;

//Program entrypoint
int main() {

  //Register interrupt hander, catch errors
  if(catchSignal(SIGINT, diediedie) == -1) {
    fprintf(stderr, "Could not register interrupt handler");
    exit(2);
  }

  //Register alarm handler, catch errors
  if(catchSignal(SIGALRM, howdy) == -1) {
    fprintf(stderr, "Could not register alarm handler");
    exit(2);
  }

  //Create initial alarm trigger
  alarm(3);

  //Do something stupid while waiting for signals
  char name[30];
  printf("Enter your name: ");
  //Keep waiting for user input even if interrupted by alarm signal
  while(1) {
    fgets(name, 30, stdin);
    if(interrupted) {
      // reset interrupted flag
      interrupted = 0;
      // ***** ADD CODE TO DISCARD INTERRUPTED INPUT HERE ******
    }
    else {
      //echo user input and break out
      printf("Hello %s\n", name);
      break;
    }
  }

  //end program
  return 0;

}

//interrupt handler definition
void diediedie(int sig) {

  //write some stuff, exit program
  puts("Goodbye world!");
  exit(1);

}

//alarm handler definition
void howdy(int sig) {
  //set interrupted flag
  interrupted = 1;
  //write some annoying message
  puts("howdy!");
  //set another alarm trigger
  alarm(3);
  //**** COULD STDIN BE FLUSHED HERE? ****
}

//signal handler registration function definition
int catchSignal(int signum, void(*handler)(int)) {

  //register handler
  struct sigaction action;
  action.sa_handler = handler;
  sigemptyset(&action.sa_mask);
  action.sa_flags = 0;
  return sigaction(signum, &action, NULL);

}

在警报处理程序中执行此清除的适当位置是否合适？请注意 cmets 表明我对正确代码位置的想法。

我考虑过以下几点：

while(getchar() != EOF) {}

我也想知道，当 fgets 等待用户输入并引发 SIGALRM 时会发生什么？该功能是否终止？我观察到，如果我不包括 while 循环来检查中断标志并做出适当的响应，程序将完成 fget，在屏幕上转储一些垃圾（我假设 stdin 的当前状态？）并结束程序。

感谢您的建议！

Answer 1

在 Unix 中，信号处理程序与您的代码一起出现在带外。如果信号发生在阻塞系统调用的中间，系统调用将退出，errno 设置为 EINTR。但我相信fgets() 正在为您处理此中断并继续进行而不会将控制权交还给您。

如果您使用的是基于 Unix 的操作系统并从命令行输入输入，那么这里真正发生的事情是您正在以熟模式从终端读取数据。在按下返回之前，您的程序不会从 TTY 获取任何数据。您需要将终端设置为“原始”模式。以下是如何与您的代码集成的示例：

//Sample Program - Signal Handling & Alarms
//Header Includes
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <termios.h>

//Function Declarations
//Handler Functions
void diediedie(int sig);
void howdy(int sig);
//Handler Register Function
int catchSignal(int signum, void(*handler)(int));

//Variable declarations
//Declare interrupted sa_flags
static int interrupted = 0;

static struct termios save_termios;

//Program entrypoint
int main() {

  struct termios buf;
  int fd = 1;

  // This is derived from from Stevens, "Advanced Programming in the UNIX Environment"
  if (tcgetattr(fd, &save_termios) < 0) /* get the original state */
        return -1;

  buf = save_termios;

  buf.c_lflag &= ~(ECHO | ICANON | IEXTEN | ISIG);
                    /* echo off, canonical mode off, extended input
                       processing off, signal chars off */

  buf.c_iflag |= BRKINT | ICRNL;
                    /* SIGINT on BREAK, CR-toNL on */

  buf.c_cflag &= ~(CSIZE | PARENB);
                    /* clear size bits, parity checking off */

  buf.c_cflag |= CS8;
                    /* set 8 bits/char */

  buf.c_oflag &= ~(OPOST);
                    /* output processing off */

  buf.c_cc[VMIN] = 1;  /* 1 byte at a time */
  buf.c_cc[VTIME] = 0; /* no timer on input */

  if (tcsetattr(fd, TCSAFLUSH, &buf) < 0)
    return -1;


  //Register interrupt hander, catch errors
  if(catchSignal(SIGINT, diediedie) == -1) {
    fprintf(stderr, "Could not register interrupt handler");
    exit(2);
  }

  //Register alarm handler, catch errors
  if(catchSignal(SIGALRM, howdy) == -1) {
    fprintf(stderr, "Could not register alarm handler");
    exit(2);
  }

  //Create initial alarm trigger
  alarm(3);

  //Do something stupid while waiting for signals
  char name[30];
  printf("Enter your name: ");

  //Keep waiting for user input even if interrupted by alarm signal
  char nextchar = 0;
  char *p;
  p = name;
  while(nextchar != '\n') {
    nextchar = fgetc(stdin);
    if (interrupted) {
      // reset interrupted flag
      interrupted = 0;

      //Discard interrupted input by reseting 'p' to the start of the buffer
      p = name;
      *p = 0;
      continue;
    }
    if (nextchar == '\n') {
      *p = 0;
      fputc('\r', stdout);
      fputc('\n', stdout);
      break;
    }
    // You'll have to handle some characters manually to emulate what the
    // terminal does, or you could filter them out using a function like isprint() 
    // 
    if (nextchar == 127) {
      // *** handle backspace
      if (p > name) {
        p--;
      }
      // TODO: To handle this right you'll have to backup the cursor on the screen
    }  else {
      *p = nextchar;
      p++;
    }
    fputc(nextchar, stdout);

    // Handle buffer overflow
    if (p-name == sizeof(name) - 1) {
      *p = 0;
      break;
    }
  }
  // echo user input
  printf("Input is: %s\r\n", name);
  tcsetattr(1, TCSAFLUSH, &save_termios);
}

//interrupt handler definition
void diediedie(int sig) {

  //write some stuff, exit program
  puts("Goodbye world!");

  tcsetattr(1, TCSAFLUSH, &save_termios);
  exit(1);

}

//alarm handler definition
void howdy(int sig) {
  //set interrupted flag
  interrupted = 1;
  //write some annoying message
  puts("howdy!");
  //set another alarm trigger
  alarm(3);
}

// signal handler registration function definition
int catchSignal(int signum, void(*handler)(int)) {

  //register handler
  struct sigaction action;
  action.sa_handler = handler;
  sigemptyset(&action.sa_mask);
  action.sa_flags = 0;
  return sigaction(signum, &action, NULL);
}

注意，在程序退出前需要保存原来的终端设置并恢复！如果遇到麻烦，可能会破坏终端设置。从命令行使用reset 或stty sane 来恢复正常的终端设置。有关 termios 数据结构的更多信息，请参阅手册页。

您还可以使用 ncurses 之类的库来处理原始输入。

Answer 2

要正确执行此操作，您需要将终端置于“原始”模式，在这种模式下，每次击键都会立即返回到应用程序，而不是通过解释行编辑字符（“熟”模式，这是默认值）。

当然，如果你不让内核处理行编辑（例如退格），那么你需要自己做，这是相当多的工作。解释退格和您感兴趣的任何其他编辑命令并不难，但在终端上保持正确的外观是一件痛苦的事。

请参阅man termios 了解更多信息。