C言語：fgetsによるファイル読み取りが上手くいかない

Question

プログラム

簡易の自作シェルを作成しようとしています。作成途中のプログラム（以下、「本プログラム」という。）から切り出してきたもの（以下、「小プログラム」という。）を以下に示します。なお、以下の小プログラムも実行しましたが、本プログラムと全く同じ出力を得ており、同一視できるものと考えます。

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

#define BUFLEN    1024
#define MAXARGNUM  256

void execute_command(char *[], int);
int parse(char [], char *[]);

int main()
{
  char command_buffer[BUFLEN]; // コマンド用のバッファ
  char *args[MAXARGNUM];       // 引数へのポインタの配列
  int command_status;          // コマンドの状態を表す

  for(;;){
    printf("Command: "); // プロンプトを表示

    if(fgets(command_buffer, BUFLEN, stdin) == NULL){
      printf("\n");
      exit(0);
    }
    printf("buf = %s", command_buffer);// debug

    /* 入力されたバッファ内のコマンドを解析 */
    command_status = parse(command_buffer, args);

    for(int i = 0; args[i] != NULL; ++i){
      printf("args[%d] = [%s]\n", i, args[i]);
    } // debug

    if(command_status == 2){
      printf("done.\n");
      exit(EXIT_SUCCESS);
    } else if(command_status == 3){
      continue;
    }

    execute_command(args, command_status); // コマンドを実行
  }
  return 0;
}

int parse(char buffer[], char *args[])
{
  int arg_index = 0;   // 引数用のインデックス
  int status = 0;   // コマンドの状態を表す 

  /* バッファ内の最後にある改行をヌル文字へ変更 */
  char *p;
  p = buffer + (strlen(buffer) - 1);
  if(*p == '\n'){
    *p = '\0';
  }

  if(strcmp(buffer, "exit") == 0){
    status = 2;
    return status;
  }

  while(*buffer != '\0'){
    while(*buffer == ' ' || *buffer == '\t'){
      *(buffer++) = '\0';
    }
    /* 空白の後が終端文字であればループを抜ける */
    if(*buffer == '\0'){
      break;
    }
    args[arg_index] = buffer;
    ++arg_index;
    while((*buffer != '\0') && (*buffer != ' ') && (*buffer != '\t')){
      ++buffer;
    }
  }

  /* 最後の引数の次にはヌルへのポインタを格納する */
  args[arg_index] = NULL;

  if(arg_index > 0 && strcmp(args[arg_index - 1], "&") == 0){
    --arg_index;
    args[arg_index] = '\0';
    status = 1;
    }
    else{
      status = 0;
    }

  /* 引数が何もなかった場合 */
  if(arg_index == 0) {
    status = 3;
  }

  /* コマンドの状態を返す*/
  return status;
}

void execute_command(char *args[], int command_status)
{
  int pid;      // プロセスＩＤ
  int status;   // 子プロセスの終了ステータス

  switch(pid = fork()){
    case 0:
    //子プロセス
      exit(1);
    case -1:
      perror("fork");
      exit(1);
    default:
      if(waitpid(pid, &status, 0) < 0){
        perror("waitpid");
        exit(1);
      }
  }
  return;
}

プログラムの補足

関数parseは、command_bufferに格納された文字列を引数ごとに分解するのが主たる働きです。
command_buffer = ls -l
の場合、
args[0] = ls
args[1] = -l 　　　　　<-文末の改行コードは取り除かれます
args[2] = NULL
が格納されます。

状況

まず、test.txtを以下とします：

cd
history                                                                (←改行なし)

シェルで「./a.out < test.txt」を実行すると、次のような出力となります。

./test < text
Command: buf = cd
args[0] = [cd]
Command: buf = historyhistoryargs[0] = [historyhistory]
Command:

本来は、以下の出力を期待しています。

Command: buf = cd
args[0] = [cd]
Command: buf = historyargs[0] = [history]
Command:

今わかっていること

プログラム43行目：execute_commandの実行をコメントアウトすると期待する出力をします。
つまり、execute_commandが原因だと思うのですが、全く見当がつきません。

誤りを指摘いただければと思います。

Answer 1

109行目の exit(1); を _exit(1); に変えると正常になりますでしょうか？
もしこれで解消するようであれば、以下の理由のどちらかによるものだと思います。

** ※実装依存の部分なので、お使いの環境によって挙動が異なる可能性があります。man などで確認をお願いします！ **

(1)fork()すると標準出力も子プロセスに渡りますが、その子プロセスは終了時に渡された標準出力をフラッシュ＆クローズするため、fork() 前にまだフラッシュしていない情報があると出力が重複してしまうことがあります。子プロセスを_exit()で終了するとこの処理が省かれるため、重複した出力が防げます。
なお、このパターンの場合はfork()の前にfflush(stdout)でフラッシュしておくことでも回避できるかと思います。

(2)fgets()を使う場合、fork()するとstdinの読み込み位置が初期化されてしまうことがあるようです。その結果、何度も繰り返し同じ行を読んでしまって出力が重複してしまうことがあります。英語ですが、Stack Overflowで近い現象のQAがありました。→Reading input using fgets returns duplicate lines in C

Comments

[SUNMOON_14]

_exit(1)で解決できました！ありがとうございます。

[segavvy]

いえいえ、お役に立てたようで良かったです！

Answer 2

うまく説明できませんが、
子プロセスがexitする際に、exitの内部でfflush(stdin)相当が行われますが、それによる影響のようです。
親プロセス側で、ftell(stdin)を実行するとエラーが返ります。

子プロセスでexitする前に、fclose(stdin);等を実行すれば良いかと思います。
fflush(stdin);fclose(stdin);exit(1);で、現象が出る。
fclose(stdin);exit(1);で、現象が出ない。

Comments

[otn]

stdinはfcloseすればいいとして、stdoutはfcloseするとfflushもされてしまうので、困りましたね。
端末に出力しているときは行単位のバッファリングですが、
標準出力をファイルにリダイレクトしたりパイプで繋いだりした場合は、大きなサイズでのバッファリングなので出力が二重になってしまいます。
これを避けるには、標準出力をバッファリングしないようにsetvbuf()で設定するか、
exit()でなく、何もせずに終了する _exit() を使います。