如何向正在轮询 stdin 的线程提供输入，在同一进程中形成另一个线程？

Question

参考以下代码示例，我希望主线程使用scanf提供子线程期望的数字num 。 我尝试通过这种方式将 wordcount (9) 写入标准输入，该标准输入将由子线程读取，但它不起作用。

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

void* child_thread_func(void* terminalflag)
{
        int num=0;
        printf("Trying to read num from stdin\n");
        scanf("%d",&num);
        /*expecting 9 to be printed here*/
        printf("Entered number is %d\n", num);
}


int main () {
        pthread_t tid;
        if (pthread_create(&tid, NULL, &child_thread_func, NULL) != 0) {
                printf("Failed to initialize thread\n");
                exit(1);
        }

        sleep(2);
        char buffer[50];
        FILE *wfp = popen("wc -c", "w");
        if (wfp != NULL) {
            sprintf(buffer, "dummyword");
            int save_stdin = dup(fileno(stdin));
            dup2(fileno(wfp), fileno(stdin));

            fwrite(buffer, sizeof(char), strlen(buffer), wfp);
            dup2(save_stdin, fileno(stdin));
            pclose(wfp);
        }
        pthread_join(tid, NULL);
}  

有人可以建议正确的方法或任何其他替代方法吗？
谢谢。

Answer 1

我认为进程将文本写入其自己的stdin没有任何好方法； stdin是父进程（或用户，如果父进程是终端窗口）向您的进程发送数据的一种方式，而不是您的进程向其自身发送数据的方式。

但是，您可以通过让您的子线程使用select()或类似方法从stdin和 pipe 的output端读取输入来获得类似的结果； 然后您的父进程可以通过写入相同的 pipe 的输入端来向子进程发送数据。

下面是演示该技术的程序的修改版本。 请注意，子线程将打印出您在stdin中键入的任何文本； 并且主线程每5秒向子线程发送一次文本，子线程也会打印出该文本。 主线程向子线程发送5条消息后，主线程会关闭自己的pipe一端，导致子线程退出，进程也可以干净退出。

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

static int pipeReadFD = -1;

static int ReadTextFrom(const char * descriptionOfSender, int fd)
{
   char buf[256];
   const int numBytesRead = read(fd, buf, sizeof(buf)-1);  // -1 so we always have room to place NUL terminator byte
   if (numBytesRead > 0)
   {
      buf[numBytesRead] = '\0';  // make sure the string is NUL-terminated
      printf("ReadTextFrom():  Read %i bytes from [%s]: [%s]\n", numBytesRead, descriptionOfSender, buf);
   }
   return numBytesRead;
}

void* init_on_sys_ready(void* terminalflag)
{
   int num=0;
   printf("Child thread:  trying to read text from stdin\n");

   while(1)
   {
      const int stdinFD = fileno(stdin);
      const int maxFD   = (pipeReadFD > stdinFD) ? pipeReadFD : stdinFD;

      fd_set readFDSet;
      FD_ZERO(&readFDSet);
      FD_SET(stdinFD,    &readFDSet);
      FD_SET(pipeReadFD, &readFDSet);

      const int selRet = select(maxFD+1, &readFDSet, NULL, NULL, NULL);
      if (selRet >= 0)
      {
         if ((FD_ISSET(stdinFD,    &readFDSet))&&(ReadTextFrom("stdin", stdinFD)    <= 0)) break;
         if ((FD_ISSET(pipeReadFD, &readFDSet))&&(ReadTextFrom("pipe",  pipeReadFD) <= 0)) break;
      }
      else
      {
         perror("select");
         break;
      }
   }

   printf("Child thread exiting!\n");

   return NULL;
}

int main(int argc, char ** argv)
{
   int pipeFDs[2];
   if (pipe(pipeFDs) < 0)
   {
      perror("pipe");
      return -1;
   }

   pipeReadFD = pipeFDs[0];
   int pipeWriteFD = pipeFDs[1];

   pthread_t tid;
   if (pthread_create(&tid, NULL, &init_on_sys_ready, NULL) != 0) {
      printf("Failed to initialize CLI\n");
      exit(1);
   }

   int count = 0;
   for (int count=0; count < 5; count++)
   {
      char buf[512];
      snprintf(buf, sizeof(buf), "Hello #%i from main thread", ++count);

      const size_t slen = strlen(buf);
      if (write(pipeWriteFD, buf, slen) == slen)
      {
         printf("main() sent [%s] to the child thread via the pipe.\n", buf);
      }
      else
      {
         perror("write");
         break;
      }
      sleep(5);
   }

   close(pipeWriteFD);  // this will cause the child thread to exit ASAP
   pthread_join(tid, NULL);

   return 0;
}

Answer 2

popen的人说：

[...] 命令的标准 output 与调用 popen() 的进程的标准相同

所以你只需要一种将标准输出重定向到标准输入的方法。 这正是pipe的用途。 它将 output fd 与输入 fd 链接起来。 由于pipe创建了新的 fds，我们需要使用dup2来替换 stdin 和 stdout，正如您在示例代码中所做的那样。 线程共享相同的 memory，因此您不必担心 fds 中的任何子/父差异。

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

void* child_thread_func(void* terminalflag)
{
    int num=0;
    printf("Trying to read num from stdin\n");
    scanf("%d",&num);
    /*expecting 9 to be printed here*/
    printf("Entered number is %d\n", num);
}


int main () {
    setbuf(stdin, NULL);

    pthread_t tid;
    if (pthread_create(&tid, NULL, &child_thread_func, NULL) != 0) {
        printf("Failed to initialize thread\n");
        exit(1);
    }

    int save_stdin = dup(STDIN_FILENO);
    int save_stdout = dup(STDOUT_FILENO);
    int tube[2];
    pipe(tube);
    dup2(tube[0], STDIN_FILENO);
    dup2(tube[1], STDOUT_FILENO);
        
    char buffer[50] = {0};
    FILE *wfp = popen("wc -c", "w");
    if (wfp != NULL) {
        sprintf(buffer, "dummyword");
    
        fwrite(buffer, sizeof(char), strlen(buffer), wfp);
        pclose(wfp);
    }
    dup2(save_stdin, STDIN_FILENO);
    dup2(save_stdout, STDOUT_FILENO);
    pthread_join(tid, NULL);
}