使用fgets读取输入会在C中返回重复的行

Question

我正在尝试一些用于shell实现的C代码，发现fgets（）在我分叉一个进程后返回重复的行，这是我无法理解的，我非常感谢任何帮助。

我的问题是：分叉是否更改了父进程中任何打开文件的偏移量？这似乎发生在我的程序中。

从以下回答@Vadim Ponomarev和我的理解：fgets（）不是线程安全的（或严格来说，它是，但是分支进程导致stdin以某种方式初始化，导致共享文件偏移的更改）。

代码如下：

int main() {

  char buf[200];
  int r;
  pid_t pid = 0;

  while(getcmd(buf, 200, pid) >= 0) {
    fprintf(stderr, "current pid: %d\n", getpid());
    pid = fork();
    // Without forking the fgets() reads all lines normally
    if(pid == 0)
      exit(0);

    wait(&r);
  }

  return 0;
}

getcmd（）函数只是一个包装器：

int
getcmd(char *buf, int nbuf, pid_t pid)
{
  memset(buf, 0, nbuf);
  if (fgets(buf, nbuf, stdin) == NULL) {
    fprintf(stderr, "EOF !!!\n");
    return -1;
  }
  fprintf(stderr, "pid: %d -- getcmd buf ======= --> %s\n", getpid(), buf);
  return 0;
}

我还有一个带有一些随机文本的输入文件temp：

line 1
line 2
line 3

在编译之后，我运行a.out <temp，输出显示打印了6行，并且通常会复制一些行。但如果我删除该行

pid = fork()
...

然后输出变为正常（只是逐个显示所有行，这意味着fgets（）被调用3次）。

什么出了什么问题？

输出（这是得到的）：

pid: 10361 -- getcmd buf ======= --> line1

current pid: 10361
pid: 10361 -- getcmd buf ======= --> line2

current pid: 10361
pid: 10361 -- getcmd buf ======= --> line3

current pid: 10361
pid: 10361 -- getcmd buf ======= --> line2

current pid: 10361
pid: 10361 -- getcmd buf ======= --> line3

current pid: 10361
pid: 10361 -- getcmd buf ======= --> line3

current pid: 10361
EOF !!!

我希望看到这个：

current pid: 10361
pid: 10361 -- getcmd buf ======= --> line1

current pid: 10361
pid: 10361 -- getcmd buf ======= --> line2

current pid: 10361
pid: 10361 -- getcmd buf ======= --> line3

EOF

可编辑的版本供参考：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <wait.h>
#include <zconf.h>
#include <unistd.h>
#include <memory.h>

int
getcmd(char *buf, int nbuf, pid_t pid)
{
  memset(buf, 0, nbuf);
  if (fgets(buf, nbuf, stdin) == NULL) {
    fprintf(stderr, "EOF !!!\n");
    return -1;
  }
  fprintf(stderr, "pid: %d -- getcmd buf ======= --> %s\n", getpid(), buf);
  return 0;
}

int main() {

  char buf[200];
  int r;
  pid_t pid = 0;

  while(getcmd(buf, 200, pid) >= 0) {
    fprintf(stderr, "current pid: %d\n", getpid());
    pid = fork();
    // Without forking the fgets() reads all lines normally
    if(pid == 0)
      exit(0);

    wait(&r);
  }

  return 0;
}

谢谢！

Answer 1

1. 已经提到父和子共享文件描述符0（stdin）的当前位置
2. 似乎流的libc运行时初始化（stdin，stdout，stderr）包含一些改变当前stdin位置的东西：

   > strace -f ./a.out < temp 2>&1 | less
   ....
   write(2, "pid: 29487 -- getcmd buf ======="..., 45pid: 29487 -- getcmd buf ======= --> line 1
   clone(child_stack=0,flags=CLONE_CHILD_CLEARTID|CLONE_CHILD_SETTID|SIGCHLD,child_tidptr=0x7f34940f19d0) = 29488
   Process 29488 attached
   [pid 29487] wait4(-1,  <unfinished ...>
   [pid 29488] lseek(0, -14, SEEK_CUR)     = 7
   [pid 29488] exit_group(0)               = ?
   [pid 29488] +++ exited with 0 +++
   <... wait4 resumed> [{WIFEXITED(s) && WEXITSTATUS(s) == 0}], 0, NULL) = 29488

请注意孩子的lseek（0，-14，SEEK_CUR）（pid 29488）

3. 结果，在我的环境中（openSUSE Leap 42.2，glibc-2.22-4.3.1），程序无限循环，根本没有EOF
4. 在示例中将fgets（）更改为read（）

   ....
   if (read(0, buf, nbuf) == 0) {
   ....
   while(getcmd(buf, 7, pid) >= 0) {
   ....

和程序按预期运行（三行和EOF）

5. 再次运行strace -f - 在孩子中不再有lseek（）！
6. 结论 - 似乎在多进程环境中必须非常谨慎地使用流函数（在stdio.h中声明），因为有许多副作用（如本示例中所示）

Answer 2

我找到了使用fgets()的this thread解决同样问题的解决方案，tldr：

exit刷新子进程中的stdio缓冲区。 ...有关详细信息，请参阅第2.5.1节中与POSIX参考相对应的链接：

http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/007904875/functions/xsh_chap02_05.html

因此行为是未定义的，因此允许在glibc 2.19和2.24之间进行更改。

修复：

如上所述，可以使用两种解决方案来修复代码：

if（fork（）== 0）{fclose（fd）;出口（1）; }

要么

if（fork（）== 0）{_ exit（1）; }