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在C语言中使用伪终端与bash交互

article 2025/1/6 3:48:38

了解伪终端概念：
- 伪终端（PTY）由一对设备组成：主设备（master）和从设备（slave）。数据写入主设备会出现在从设备，反之亦然。这允许一个进程通过主设备与另一个进程（如bash）通过从设备进行通信。
相关函数：
- openpty：用于创建伪终端对。其原型为int openpty(int *amaster, int *aslave, char *name, const struct termios *termp, const struct winsize *winp)。amaster和aslave是指向文件描述符的指针，分别用于主设备和从设备；name可用于获取从设备的路径名；termp可用于设置终端属性；winp可用于设置窗口大小。
- fork：创建一个新进程，子进程通常用于执行bash，父进程用于与伪终端主设备交互。
- dup2：在子进程中用于将标准输入、输出和错误重定向到伪终端从设备。
- write和read：用于在父进程中向伪终端主设备写入命令，并读取bash的输出。
示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <termios.h>
#include <string.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

// 设置文件描述符为非阻塞模式
void set_nonblocking(int fd) {
    int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
}

int main() {
    int master, slave;
    pid_t pid;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    struct termios oldtty, newtty;

    // 创建伪终端对
    if (openpty(&master, &slave, NULL, NULL, NULL) == -1) {
        perror("openpty");
        return 1;
    }

    // 保存当前终端设置
    tcgetattr(STDIN_FILENO, &oldtty);
    newtty = oldtty;
    // 设置终端为非规范模式
    newtty.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO);
    // 设置终端属性
    tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &newtty);

    // 设置伪终端主设备为非阻塞模式
    set_nonblocking(master);

    // 创建子进程
    pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        close(master);
        close(slave);
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        close(master);
        // 将标准输入、输出和错误重定向到伪终端从设备
        if (dup2(slave, STDIN_FILENO) == -1) {
            perror("dup2 stdin");
            return 1;
        }
        if (dup2(slave, STDOUT_FILENO) == -1) {
            perror("dup2 stdout");
            return 1;
        }
        if (dup2(slave, STDERR_FILENO) == -1) {
            perror("dup2 stderr");
            return 1;
        }
        close(slave);

        // 启动bash
        execl("/bin/bash", "bash", (char *)NULL);
        perror("execl");
        return 1;
    } else {
        // 父进程
        close(slave);

        // 向bash发送命令
        const char *command = "ls\n";
        if (write(master, command, strlen(command))!= strlen(command)) {
            perror("write");
        }

        // 读取bash的输出
        ssize_t bytes_read;
        while ((bytes_read = read(master, buffer, sizeof(buffer) - 1)) > 0) {
            buffer[bytes_read] = '\0';
            printf("%s", buffer);
        }

        // 等待子进程结束
        waitpid(pid, NULL, 0);

        // 恢复终端设置
        tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &oldtty);

        close(master);
    }

    return 0;
}

代码解释：
- 创建伪终端对：使用openpty创建伪终端主设备master和从设备slave。
- 终端设置：保存当前终端设置oldtty，并修改为非规范模式newtty，这样可以实时读取输入而无需等待换行符。
- 设置非阻塞模式：将伪终端主设备设置为非阻塞模式，以便在读取输出时不会阻塞。
- 进程创建：通过fork创建子进程，子进程执行bash，父进程与伪终端主设备交互。
- 子进程操作：关闭master，将标准输入、输出和错误重定向到slave，然后执行bash。
- 父进程操作：关闭slave，向master写入命令（如ls\n），循环读取并打印bash的输出，等待子进程结束，最后恢复终端设置。