从Shell脚本中读取并写入C程序

Question

我有一个简短的C程序，输出3行，然后从标准输入读取。我想使用以下shell脚本与其交互：

1. 逐行读取c输出：while read line; do ...; done <$out_
2. 保存第二行：if [ "$count" == 2 ]; then input=$line; fi
3. 将保存的行发送回程序：echo $input >$in_

我在shell脚本中使用命名管道来重定向C程序的输出和输入：

./iotest >$out_ <$in_ &

但是我没有得到预期的结果。

问题

使用mkfifo创建管道out_和in_后，我使用while read循环，但似乎导致死锁。读取不到任何内容，shell脚本在读取命令上陷入了困境。

我尝试在启动iotest之前添加cat >$in_ &，如此处所述，打开写入in_而不实际写入任何内容。这解除了阻塞，但我无法将输入写入in_（我的C程序好像已经将\x00写入stdin，echo $input >$in_命令挂起了）。

我尝试过的方法

在这里我读到如果没有写入者，读取会被阻塞，而没有cat >$in_ &时，iotest会写入out_，而read从中读取，我试图将in_重定向到iotest，并从一开始就不写任何内容。

但是为什么添加cat命令会使C程序在读取时失败，我不知道。如果我用while true; do :; done >$in_&或exec 3>$in_ &（如此处所述）交换cat >$in_ &，也会出现相同的情况。

代码

这是我的C代码：

$ cat iotest.c 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

int main (int argc, char* argv[])
{
    char A[9] = "";
    printf("hello. please send me the following line:\n");
    printf("input me\n");
    printf("now send me the line:\n");
    int ret = read(0,A,8);
    fprintf(stderr,"read returned %i\n",ret);
    if(ret != -1) {
        printf("You sent: %s\n", A);
        if (strcmp(A,"input me") == 0) {
            printf("correct!\n");
        } else {
            printf("wrong line.\n");
        }
    } else {
        printf("read failed.\n");
    }
    return 0;
}

这是我测试过的shell脚本：

$ cat runiotest.sh 
#!/bin/bash

in_=/tmp/testpipein
out_=/tmp/testpipeout

mkfifo $in_
mkfifo $out_
count=0
input=""

./iotest >$out_ <$in_ &
while read line
do
    count=$((count+1))
    echo "line number $count:"
    echo $line
    if [ "$count" == 2 ]
    then
        input=$line
    fi
    if [ "$count" == 3 ]
    then
        echo "$input" >$in_
    fi
done < $out_

rm -f $in_
rm -f $out_

我已在32位Debian和64位Ubuntu上使用gcc进行编译，并使用bash执行shell脚本进行了测试。

结果

没有添加cat命令的情况下：

$ /bin/bash/ ./runiotest.sh
(hangs)

使用添加了cat >$in_ &的命令：

$ /bin/bash ./runiotest.sh
read returned 0
line number 1:
hello. please send me the following line:
line number 2:
input me
line number 3:
now send me the line:
line number 4:
You sent:
line number 5:
wrong line.

摘要

我的问题是：我的shell脚本有什么问题，我该如何修改它以读取并写入我的c程序？我不能更改c代码本身，但可以调整shell脚本。

非常感谢您的帮助！

- borizzzzz

---

如果可以的话，请尝试在strace -f下运行脚本（请参阅手册以获取输出选项等）。看到哪个进程在哪个文件描述符上阻塞真的很有帮助。 - Useless

打开一个FIFO进行写入，直到有其他进程打开它进行读取，反之亦然。 - Shawn

你的 C 程序需要输入（来自管道）。你的脚本必须将输入发送到程序（或其他进程应该提供它）。 - dash-o

谢谢@Useless。我会看一下strace！ - borizzzzz

例如，如果您在脚本中字面上添加了行cat > $in_ &，但使用runiotest.sh <&-执行脚本，则cat将立即终止，并且iotest中的读取将返回0。（由于这里存在很多竞争条件取决于进程执行的顺序，因此将“将”改为“可能”） - William Pursell

Answer 1

考虑如下内容：

./iotest >$out_ <$in_ &
while read line; do ...; done < $out_

在这里，子shell尝试打开$out_以进行写入和$in_以进行读取，只有当这两个FIFO都打开时，它才会执行iotest。如果没有添加cat，则子shell无法打开$in_，直到有一些写入程序，因此iotest甚至不会开始执行。当您添加cat时，子shell能够打开$in_，并且主shell充当$out_的读取器，因此子shell能够打开两个FIFO并执行iotest。至于您看到的行为，这是iotest.c中的一个错误。打印由read返回的值（输出到stderr！），包括对read的声明，并尝试使用!= -1而不是> -1。

- William Pursell

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谢谢您的回答。确实，我应该检查read(...) =! -1，因为这是错误时返回的值。在我的情况下，read函数返回0表示EOF，并且包括unistd.h以进行读取声明不会改变我在问题中描述的行为。不过，我会根据您的更正更新代码。 - borizzzzz

Answer 2

问题出在 C 程序输出的缓冲。使用 stdbuf 命令去除缓冲即可解决：

cat >$in_ &
stdbuf -o0 ./iotest <$out_ >$in_ &

通过这个更改，输出结果就是应该的：

$ /bin/bash ./runiotest.sh 
line number 1
hello. please send me the following line:
line number 2
input me
line number 3
now send me the line:
read returned 8
line number 4
You sent: input me
line number 5
correct!

补充一点，如果可执行文件设置了setuid位，则使用stdbuf是无效的。在这种情况下，您可以使用expect工具中的unbuffer。

- borizzzzz