一个致命字符串的解析

 

 

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一个致命字符串的解析

于 11-11-1 通过 Dutor 作者：dutor

一个致命字符串

　　传说中，存在这么一串神秘的字符，你把它们放到终端，然后回车，不消太久，你的机器就变植物人只能低电平复位重启了。这串神秘的字符看起来是这样的，

1	dutor@home: ~$ :(){ :|:; };:&

　　这是神马玩意儿呢？好的，现在听我的，把你的脑袋面对显示器逆时针旋转四分之一圆周，像不像一个张着血盆大口的长袍老怪？
　　严肃点，你看懂它的真相了吗？换种等价的写法，

1	dutor@home: ~$ foo(){ foo|foo; };foo&

　　其实就是"声明"了一个函数，然后在后台执行这个函数。在函数体内部，以管道的形式调用递归调用自身。第一种写法只是把函数名换成":"产生的怪胎。
　　就这么简单吗？函数体里面，以管道连接的第二个foo会被执行吗？这需要了解Unix终端下的管道机制，在这之前，先观察一下这些进程的进程树。为了不致于死的那么快，对这个函数稍加修改，

1 2	dutor@home: ~$ :(){ sleep 30;:|:; };:& [1] 12345

　　接下来使用pstree命令，查看进程12345的子进程树。

1	dutor@home: ~$ watch pstree -c 12345

　　每隔30秒左右，进程树变化一次，依次，

 bash---sleep  bash-+-bash---sleep      `-bash---sleep  bash-+-bash-+-bash---sleep      |      `-bash---sleep      `-bash-+-bash---sleep             `-bash---sleep  bash-+-bash-+-bash-+-bash---sleep      |      |      `-bash---sleep      |      `-bash-+-bash---sleep      |             `-bash---sleep      `-bash-+-bash-+-bash---sleep             |      `-bash---sleep             `-bash-+-bash---sleep                    `-bash---sleep 

　　可见，该进程树以二叉树的形式进行扩展。间接说明了，以管道连接的两个命令并不是一次执行的，即两个命令的执行是并发的，时间上是有交叠的。

终端下的管道机制

　　Unix终端下管道的实现使用了进程间通讯的一种，即匿名管道。由于匿名管道是匿名的，所以只能用在有亲缘关系的进程之间。通常是父进程创建匿名管道，然后fork出子进程，这时父子进程共享匿名管道的描述符。然后父进程向管道中写数据，子进程从管道中读数据。
　　具体到bash中的管道：bash首先解析用户的输入，比如foo | bar。然后，bash使用fork创建子进程P1，必要时使用wait族系统调用等待子进程结束。由P1创建匿名管道，然后P1再次fork出P2进程。接着，P1关闭匿名管道的读端，并将写端的文件描述符复制到标准输出（dup系统调用）；P2关闭匿名管道的写端，并将读端的文件描述符复制到标准输入。最后，P1使用exec族系统调用执行foo，覆盖当前进程空间；P2使用执行bar。这样，最终foo的标准输出就被管道连接到了bar的标准输入上了。
　　要注意的是，这里foo和bar谁是父谁是子是取决于实现的，不变的是管道流始终是自左向右的。
下面是一段示例代码，

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//~ foo.c int main() { write(1, "message\n", 8); return 0; } //~ bar.c int main() { char buf[9] = {0}; read(0, buf, sizeof(buf)); buf[0] -= 32; write(1, buf, 8); return 0; } //~ main.c int main() { pid_t pid; if ((pid = fork()) == 0) { //~ child will establish a pipe int fd[2]; pipe(fd); if (fork() == 0) { //~ child of child close(fd[1]); //~ only read dup2(fd[0], 0); //~ dupliate 'in-endian' of the pipe to 'stdin' execv("./bar", NULL); //~ execute 'bar' } close(fd[0]); //~ only write dup2(fd[1] , 1); //~ duplicate 'out-endian' of the pipe to 'stdout' execv("./foo", NULL); //~ execute 'foo' wait(NULL); } //~ parent will wait. wait(NULL); return 0; }

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dutor@home: ~$ cc foo.c -o foo && cc bar.c -o bar && cc main.c -o main dutor@home: ~$ ./foo message dutor@home: ~$ ./main Message

总结

　　关于终端下的管道，它的简洁和强大自不必说。需要清楚的是，管道中各进程的启动是没有一定的次序的，执行时间是交叠的。一旦知道这些，下面的命令的结果就不会出乎意料。

1	dutor@home: ~$ cat main.c | sed 's#//.*##' > main.c #warning: main.c may be truncated.

　　这个命令可以并行的执行某个程序，

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# 如果run.sh产生大量标准输出时，只有最后一个进程的输出会显示到终端 # 其他的都会'堆积'到匿名管道中(如果run.sh不从标准输入读取数据的话) # 这可能导致进程阻塞 dutor@home: ~$ ./run.sh | ./run.sh | ./run.sh | ./run.sh

 

 

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