使用 ProcessBuilder 运行具有交互式 IO 的 C 程序

Question

我正在使用java（虽然有很多可用的，但我想要自己的）开发一种用于 C/C++ 的 IDE 软件，它可以编译和执行 C 或 C++ 程序。所以我尝试了一个简单的程序来使用Process和ProcessBuilder.在java中编译和执行C程序

这是我编译和执行 C 程序的简单 java 程序：

public class RunProgram {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new ProcessBuilder("gcc", "-o", "first", "first.c").start().waitFor(); //To Compile the source file using gcc and wait for compilation


/*
    Although I've to handle error-stream but 
for now, my assumption is that there is no error 
in program.
*/


        ProcessBuilder run = new ProcessBuilder("./first");

        execute.redirectErrorStream(true);

        Process runProcess = run.start();

        StreamReader sr = new StreamReader(runProcess.getInputStream());

        new Thread(sr).start(); //A new thread to handle output of program . 

    //rest of coding to provide input using OutputStream of 'runProcess' and to close the stream.

    }
}

class StreamReader implements Runnable {

    private InputStream reader;

   public StreamReader(InputStream inStream) {
      reader = inStream;

   }

   @Override
   public void run() {

      byte[] buf = new byte[1024];

        int size = 0;
        try {

            while ((size = reader.read(buf)) != -1) {

                System.out.println(new String(buf));
            }
            reader.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
   }
}

这是我的first.c 程序。

#include<stdio.h>

int main() {
    int a;
    int k;

    printf("input a: ");

    scanf("%d", &a);
    for(k = 0; k < a; k++)
        printf("k = %d\n", k);
    return 0;
}

我想创建交互式IO 控制台，就像大多数 IDE 或命令终端（基于 Linux 的操作系统中的终端和基于 Windows 的操作系统中的命令提示符）。对于上面的例子：首先，它应该打印“Input a: “然后等待输入被提供，然后是程序的其余部分。但它不会像我想的那样工作，因为它没有' t 打印出现在scanf 之前的printf 语句的结果，直到我可能使用OutputStream 提供输入。

我搜索了我的问题并访问了许多链接，但没有得到解决方案。同时，我发现this 链接建议在每个printf 语句之后附加fflush 或使用setbuf 或setvbuf 方法（来自其他一些子链接）来清除缓冲区。但是一个新人（即将学习 C）可能不知道fflush 或这些功能，他/她永远不会使用它，因为它在其他 IDE 中不需要，甚至在终端上也不需要。 如何解决这个问题并为我的 IDE 构建集成控制台

这是我想要的一瞥：

Answer 1

从上面的 cmets 中，认为在这里添加一点关于 I/O 流缓冲如何工作的解释是有意义的。

当调用printf(3) 等时，幕后发生的事情是数据被写入缓冲区，直到缓冲区填满或发生某些触发。 然后将缓冲区的内容从缓冲区复制到实际的输出设备/另一个输出缓冲区... 触发器通常遇到行尾（Linux/Unix 下的\n）。 因此，这种缓冲的粗略版本是：

struct buffered_file_t {

    char* buffer;
    size_t capacity;
    size_t current_char;
    FILE* file;

};

void flush_buffered(struct buffered_file_t* file) {

    assert(0 != file);
    assert(0 != file->buffer);

    fwrite(file->buffer, file->current_char, 1, file->file);
    file->current_char = 0;

}


void print(struct buffered_file_t* file, const char* str) {

    assert(0 != file);
    assert(0 != file->buffer);
    assert(0 != str);

    for(size_t i = 0;  0 != str[i]; ++i) {

        if(file->current_char >= file->capacity - 1) flush_buffered(file);
        file->buffer[file->current_char++] = str[i];
        if('\n' == str[i]) flush_buffered(file);

    }

}

现在，如果你调用print 像

const size_t BUFSIZE = 100;

struct buffered_file_t stdout_buffered = {
    .buffer = calloc(1, BUFSIZE),
    .capacity = BUFSIZE,
    .current_char = 0,
    .file= stdout,
};

print(&stdout_buffered, "Naglfar\n");
print(&stdout_buffered, "Surthur");

您永远不会看到Surthur 出现在stdout 上。 为了让它从缓冲区写入stdout，你必须要么

• 显式调用flush_buffered
• 通过减小缓冲区大小来禁用缓冲（上例中为buffered_file.capacity = 1）

在您的情况下，您不能显式调用fflush(3)（这就是您所说的要求）。因此剩下的唯一方法就是禁用缓冲。

如何做到这一点取决于操作系统，恕我直言。 对于 Linux，请查看 Coreutils 包中的 stdbuf(1)，了解如何为某些外部进程流禁用缓冲。

Answer 2

在 GNU/Linux 下，要关闭标准 I/O 流的缓冲，您可以使用 stdbuf(1)，如下所示：

 ....
 ProcessBuilder run = new ProcessBuilder("stdbuf", "-o0", "./first");
 ....

如果您还想关闭 stderr 和 stdin 的缓冲，请添加 -e0 和 -i0 选项。

当然，如果您不必依赖外部工具而可以在自己的代码中关闭缓冲，那就更好了 - 最简单的方法是查看 stdbuf 的源代码，但我猜是最终会导致您不得不使用 JNI，然后，我想，我会坚持使用 stdbuf ...