C中奇怪的输出缓冲行为

Question

我正在从一个开放的过程中尝试一个C shell实现，但是关于输出缓冲的行为有一些有趣的地方。

代码如下(请注意我使用pid =WNOHANG)(-1，&r，WNOHANG)的行)：

int
main(void)
{
  static char buf[100];
  int fd, r;
  pid_t pid = 0;

  // Read and run input commands.
  while(getcmd(buf, sizeof(buf)) >= 0){
    if(buf[0] == 'c' && buf[1] == 'd' && buf[2] == ' '){
      buf[strlen(buf)-1] = 0;  // chop \n
      if(chdir(buf+3) < 0)
        fprintf(stderr, "cannot cd %s\n", buf+3);
      continue;
    }
    if((pid = fork1()) == 0)
      runcmd(parsecmd(buf));
    while ((pid = waitpid(-1, &r, WNOHANG)) >= 0) {
      if (errno == ECHILD) {
          break;
      }
    }
  }
  exit(0);
}

runcmd函数如下(注意，在管道处理中，我创建了2个子进程并等待它们终止)：

void
runcmd(struct cmd *cmd)
{
  int p[2], r;
  struct execcmd *ecmd;
  struct pipecmd *pcmd;
  struct redircmd *rcmd;

  if(cmd == 0)
    exit(0);

  switch(cmd->type){
  case ' ':
    ecmd = (struct execcmd*)cmd;
    if(ecmd->argv[0] == 0) {
      exit(0);
    }
    // Your code here ...
    // fprintf(stderr, "starting to run cmd: %s\n", ecmd->argv[0]);
    execvp(ecmd->argv[0], ecmd->argv);
    fprintf(stderr, "exec error !\n");
    exit(-1);

    break;

  case '>':
  case '<':
    rcmd = (struct redircmd*)cmd;
    // fprintf(stderr, "starting to run <> cmd: %s\n", rcmd->file);
    // Your code here ...
    mode_t mode = S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH;
    if (rcmd->type == '<') {
      // input
      close(0);
      if (open(rcmd->file, O_RDONLY, mode) != 0) {
        fprintf(stderr, "Opening file error !\n");
        exit(-1);
      }
    } else {
      // output
      close(1);
      if (open(rcmd->file, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, mode) != 1) {
        fprintf(stderr, "Opening file error !\n");
        exit(-1);
      }
    }

    runcmd(rcmd->cmd);
    break;

  case '|':
    pcmd = (struct pipecmd*)cmd;
    // fprintf(stderr, "starting to run pcmd\n");
    // Your code here ...
    pipe(p);

    if (fork1() == 0) {
      // child for read, right side command
      close(0);
      if (dup(p[0]) != 0) {
        fprintf(stderr, "error when dup !\n");
        exit(-1);
      }
      close(p[0]);
      close(p[1]);
      runcmd(pcmd->right);
      fprintf(stderr, "exec error !\n");
    } 
    if (fork1() == 0) {
      // left side command for writing
      close(1);
      if (dup(p[1]) != 1) {
        fprintf(stderr, "dup error !\n");
        exit(-1);
      }
      close(p[0]);
      close(p[1]);
      runcmd(pcmd->left);
      fprintf(stderr, "exec error !\n");
    }
    close(p[0]);
    close(p[1]);
    int stat;
    wait(&stat);
    wait(&stat);

    break;

  default:
    fprintf(stderr, "unknown runcmd\n");
    exit(-1);
  }    
  exit(0);
}

问题是，当我在终端中执行"ls \排序“时，我经常得到以下输出

6.828$ ls | sort
6.828$ a.out
sh.c
t.sh

这表示在打印下一个命令提示符"6828$“之前，子进程的输出仍未刷新到终端。

但是，如果我不使用pid =wait(-1，&r，WNOHANG)，并使用pid =wait(-1，&r，0)(或wait())，则输出通常如下：

6.828$ ls | sort
a.out
sh.c
t.sh

我想这个问题的原因已经很长时间了，但没有想出可能的原因。有人能提出一些可能的理由吗？

非常感谢!

Answer 1

此代码没有明确定义的行为：

while ((pid = waitpid(-1, &r, WNOHANG)) >= 0) {
  if (errno == ECHILD) {
      break;
  }
}

如果while返回-1，则waitpid循环会立即中断，在出现错误时，这正是它返回的结果。因此，如果输入了循环的主体，waitpid返回一些非负值:0 --指示子程序仍在执行--或者是退出的子程序的pid。这些不是错误条件，因此errno的值没有意义。可能是ECHILD，在这种情况下，循环将不正确地中断。

必须只在值有意义的情况下检查errno的值。或者，更准确地说，引用Posix标准

errno的值只能在调用被显式声明为其设置的函数之后才定义，直到被下一个函数调用更改为止，或者如果应用程序为其分配了一个值。只有当函数的返回值指示为有效时，才应该检查errno的值。

但是，我不明白为什么您认为有必要使用WNOHANG进行繁忙的循环。这是对资源的巨大浪费，因为父进程将反复执行系统调用，直到子进程实际终止为止。由于您确实打算等到子节点终止，所以只调用wait或将0指定为waitpid的标志值就更有意义了。

另一方面，如果wait (或waitpid)返回-1，并将errno设置为EINTR，则可能需要重复它。如果它返回-1和errno既不是EINTR也不是ECHILD，那么就发生了一些硬错误，您可能想要进行日志记录。但这与你的问题无关，亲爱的。