为什么猫x >> x循环？

以下bash命令进入无限循环：

$ echo hi > x
$ cat x >> x

我可以猜到它开始写到stdout之后会cat继续读取x。但是，令人困惑的是，我自己的cat测试实现表现出不同的行为：

// mycat.c
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
  FILE *f = fopen(argv[1], "rb");
  char buf[4096];
  int num_read;
  while ((num_read = fread(buf, 1, 4096, f))) {
    fwrite(buf, 1, num_read, stdout);
    fflush(stdout);
  }

  return 0;
}

如果我运行：

$ make mycat
$ echo hi > x
$ ./mycat x >> x

它不是循环。考虑到行为cat和再次刷新到stdout之前的事实，我fread希望此C代码可以继续在一个周期中进行读写。

这两种行为如何保持一致？什么机制解释了为什么cat上面的代码没有循环？

在旧的RHEL系统我已经有了，/bin/cat确实没有 for循环cat x >> x。cat给出错误消息“ cat：x：输入文件为输出文件”。我可以欺骗/bin/cat通过这样做：cat < x >> x。当我在上面尝试您的代码时，我得到了您描述的“循环”。我还写了一个基于系统调用的“ cat”：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int
main(int ac, char **av)
{
        char buf[4906];
        int fd, cc;
        fd = open(av[1], O_RDONLY);
        while ((cc = read(fd, buf, sizeof(buf))) > 0)
                if (cc > 0) write(1, buf, cc);
        close(fd);
        return 0;
}

这也会循环。唯一的缓冲（不同于基于stdio的“ mycat”）是内核中的缓冲。

我认为，这是怎么回事是文件描述符3（的结果open(av[1])）已经偏移到提起描述符1（标准输出）的0文件的3偏移，因为“>>”将导致调用shell做一个lseek()对文件描述符，然后再交给cat子进程。

做read()任何类型的，无论是成标准输入输出缓冲器，或纯char buf[]的进步文件描述符3.做的位置write()前进文件描述符1的这两个偏移是不同的号码的位置。由于存在“ >>”，因此文件描述符1的偏移量始终大于或等于文件描述符3的偏移量。因此，除非执行某些内部缓冲操作，否则任何“类似猫的”程序都会循环。这是可能的，甚至是有可能的，即一个stdio实现的FILE *（这是符号的类型stdout和f你的代码中），包括它自己的缓冲区。fread()实际上可以进行系统调用read()来填充内部缓冲区fo f。这可能会或可能不会更改的内部任何内容stdout。调用fwrite()上stdout可能会或可能不会更改内的任何内容f。因此，基于stdio的“猫”可能不会循环。否则可能会。如果不通读很多丑陋的libc代码，很难说。

我strace在RHEL上做过一个cat-它只进行一系列read()和write()系统调用。但是，a cat不必以此方式工作。mmap()输入文件是可能的，然后执行write(1, mapped_address, input_file_size)。内核将完成所有工作。或者，您可以sendfile()在Linux系统上的输入和输出文件描述符之间进行系统调用。有传言说，旧的SunOS 4.x系统会执行内存映射技巧，但我不知道是否有人曾经做过基于sendfile的cat。在这两种情况下，“循环”是不会发生的，因为两者write()并sendfile()要求长度与传输参数。

现代的cat实现（sunos-4.0 1988）使用mmap（）映射整个文件，然后为此空间调用1x write（）。只要虚拟内存允许映射整个文件，这种实现就不会循环。

对于其他实现，这取决于文件是否大于I / O缓冲区。

就像Bash陷阱那样，您无法在同一管道中读取文件并对其进行写入。

根据流水线的不同，文件可能会被破坏（为0字节，或者可能等于操作系统的流水线缓冲区大小的字节数），或者可能不断增长，直到它填满可用磁盘空间或达到您的操作系统的文件大小限制或配额等。

解决方案是使用文本编辑器或临时变量。

两者之间存在某种竞争状况x。cat（例如coreutils 8.23）的某些实现禁止：

$ cat x >> x
cat: x: input file is output file

如果未检测到，行为显然将取决于实现（缓冲区大小等）。

在您的代码中，您可以尝试在clearerr(f);后面添加一个fflush，以防在fread设置了文件结束指示符的情况下下一个返回错误。