如何以编程方式停止从标准输入读取？

Question

fgetc() 和其他输入函数可以在文件描述符上没有数据时返回。这可以为从标准输入读取的控制台应用程序模拟，在键盘上键入 Ctrl-D（至少在 unix 上）。但是如何以编程方式进行呢？比如下面代码中如何从reader线程中的fgetc()返回（注意：忽略可能的竞态条件）？

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

void* reader()
{
    char read_char;
    while((read_char = fgetc(stdin)) != EOF) {
        ;
    }

    pthread_exit(NULL);
}

int main(void)
{
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, reader, NULL);

    // Do something so the fgetc in the reader thread will return

    pthread_exit(NULL);
}

谢谢！

Answer 1

当某些事件发生时，您似乎希望线程停止阻塞fgetc(stdin) 来处理该事件。如果是这种情况，您可以在 stdin 和其他一些消息管道上使用 select()，以便线程可以处理来自两者的输入：

fd_set descriptor_set
FD_ZERO(&descriptor_set); 
FD_SET(STDIN_FILENO, &descriptor_set); 
FD_SET(pipefd, &descriptor_set); 

if (select(FD_SETSIZE, &descriptor_set, NULL, NULL, NULL) < 0) 
{ 
  // select() error
} 

if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &descriptor_set)) {
  // read byte from stdin
  read(STDIN_FILENO, &c, 1);
}

if (FD_ISSET(pipefd, &descriptor_set)) 
  // Special event. Do something else

另外请注意，您的进程中只有一个线程应该从stdin 读取。

Answer 2

您可以使用freopen()“关闭”标准输入，或将标准输入连接到“/dev/null”（Windows 上为“NUL:”），或者您可以将标准输入连接到“/dev/zero”。

如果关闭它，每个函数调用都会失败，因为文件流无效。如果将其连接到 null 数据源，所有读取都将失败并立即返回 EOF。如果将其连接到零数据源，则每次读取都会成功并返回相应数量的零字节。

其中一种可能足以满足您的需求。如果没有，那么您可能需要更详细地说明您的实际需求。

Answer 3

使用 POSIX，您可以向其原语（例如“读取”）阻塞的线程发出信号，并且如果您设置了一个无操作信号处理程序并清除了 SA_RESTART 位，那么原语将因 EINTR 错误而失败。这是原始版本的工作版本：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

static void SignalHandler(int signum)
{
}

void* reader(void *arg)
{
    char read_char;
    while((read_char = fgetc(stdin)) != EOF) {
        ;
    }
    printf("leaving reader\n");
    return NULL;
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
    struct sigaction action;
    memset(&action, 0, sizeof(action));  // SA_RESTART bit not set
    action.sa_handler = SignalHandler;
    sigaction(SIGUSR1, &action, NULL);

    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, reader, NULL);

    sleep(1); // time to start reader thread
    // Do something so the fgetc in the reader thread will return
    pthread_kill(thread, SIGUSR1);
    sleep(1); // time to exit reader thread; could join it if set up

    return 0;
}

Answer 4

Alexandre 发布了正确的解决方案。他的回答正好回应了我提出的问题。它遵循基于他的提示的简单自编译代码：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>

static int pipe_fds[2];

void* user_interaction()
{
    char read_char;
    
    fd_set descriptor_set;
    FD_ZERO(&descriptor_set); 
    FD_SET(STDIN_FILENO, &descriptor_set); 
    FD_SET(pipe_fds[0], &descriptor_set);

    while(1)
    {
        if (select(FD_SETSIZE, &descriptor_set, NULL, NULL, NULL) < 0) {
            // select() error
        }

        if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &descriptor_set)) {
            // read byte from stdin
            read(STDIN_FILENO, &read_char, 1);
            // Re-set the selected file descriptor so it can
            // be signaled again
            FD_SET(STDIN_FILENO, &descriptor_set);
        }

        if (FD_ISSET(pipe_fds[0], &descriptor_set))
            // Special event. break
            break;
    }
    
    pthread_exit(NULL);
}

int main(void)
{
    pipe(pipe_fds);
    
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, user_interaction, NULL);
    
    // Before closing write pipe endpoint you are supposed
    // to do something useful
    sleep(5);

    close(pipe_fds[1]);
    
    pthread_join(thread, NULL);
    
    pthread_exit(NULL);
}

Answer 5

我尝试使用 this answer 中的代码以稍微修改的形式：

void *user_interaction()
{
    char ch;
    int rv;
    fd_set set;

    FD_ZERO(&set);
    FD_SET(STDIN_FILENO, &set);
    FD_SET(pipe_fds[0], &set);

    while (1)
    {
        rv = select(pipe_fds[0] + 1, &set, NULL, NULL, NULL);
        if (rv < 0)
        {
            printf(">>> select(): error occurred, %d\n", rv);
            break;
        }
        
        if (FD_ISSET(pipe_fds[0], &set))
        {
            printf(">>> pipe_fds[0]: is ready\n");
            break;
        }

        if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &set))
        {
            read(STDIN_FILENO, &ch, 1);
            write(STDOUT_FILENO, &ch, 1);
        }
    }

    pthread_exit(NULL);
}

但没有得到预期的行为。如下执行时：
$ echo -n 1 | ./a.out

我的终端在无限循环中使用1 进行渲染，并且select() 从未报告管道准备好（即即使在主线程中close()ing 之后）。

通过一些实验，我认为您需要将FD_ZERO/FD_SET 移动到循环内，以使select() 按需要工作：

void *user_interaction()
{
    char ch;
    int rv;
    fd_set set;

    while (1)
    {
        FD_ZERO(&set);
        FD_SET(STDIN_FILENO, &set);
        FD_SET(pipe_fds[0], &set);

        rv = select(pipe_fds[0] + 1, &set, NULL, NULL, NULL);
        if (rv < 0)
        {
            printf(">>> select(): error occurred, %d\n", rv);
            break;
        }
        
        if (FD_ISSET(pipe_fds[0], &set))
        {
            printf(">>> pipe_fds[0]: is ready\n");
            break;
        }

        if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &set))
        {
            read(STDIN_FILENO, &ch, 1);
            write(STDOUT_FILENO, &ch, 1);
        }
    }

    pthread_exit(NULL);
}