小议 bash 中的 COPROC

在 bash 中，两个进程之间要传输数据的最常见方法就是用匿名管道了，像这样

commandA|commandB|commandC

但是使用匿名管道最大的一个问题是，数据的传输是单向的，即 commandB 只能从 commandA 的输出中读取数据，然后 commandB 的输出只能被 commandC 读取。

那么若想要两个进程之间相互读取数据怎么办呢？也就是说我希望上面的 commandA 和commandC 其实是同一个进程怎么办？ 一个常见的解决方法就是使用命名管道:

mkfifo in out
trap 'rm in out' EXIT
cmd <in >out &
exec 3> in 4< out
echo $data >&3
read $data <&4

不过使用命名管道也有一个麻烦事，就是需要记得清理生成的管道文件。

不过，自 bash 4.0 开始，bash 引入了一个关键字 coproc, 用来在后台创建一个协作进程（co-process），同时将它的输入和输出通过管道与文件句柄相连。

有点类似于C中的 FILE * popen ( const char * command , const char * type ); 函数，只不过它同时产生输入和输出两个句柄。

COPROC 语法

根据 bash manual 的说法，coprocess 的语法为

coproc [NAME] command [redirections]

其中当 command 为简单命令( gnu 组织网/software/bash/manual/html_node/Simple-Commands.html)时，不能有 NAME。

这个说法很容易让人感到困惑，什么叫简单命令？这个概念不直观。

直观点说，可以认为 coproc 有两类用法，一类是基本语法，一类是扩展的语法。

COPROC 基本语法

COPROC 的基本语法适用于当只需要有一个 coprocess 的情况，它的语法为

coproc cmd [redirections]

这时与 coprocess 的输入/输出管道相连的句柄保存在 $COPROC 数组中，分别为 ${COPROC[1]} 和 ${COPROC[0]}

因此，你可以使用 echo $data >&"${COPROC[1]}" 来往 coprocess 中输入数据, 通过使用 echo $data <&"${COPROC[0]}" 来读取 coprocess 的输出数据。

COPROC 的扩展语法

当需要创建多个 coprocess 时，你就需要使用 coproc 的扩展语法了，因为它允许你为 coprocess 命名。

coproc NAME {cmds} [redirections]

有没有觉得它跟 bash 中定义函数的语法 function NAME {cmds} 很类似？

这时与 coprocess 的输入/输出管道相连的句柄保存在 $NAME 数组中，分别为 ${NAME[1]} 和 ${NAME[0]}

对应的，你可以使用 echo $data >&"${NAME[1]}" 来往 coprocess 中输入数据，通过使用 echo $data <&"${NAME[0]}" 来读取 coprocess 的输出数据。

关闭不需要的管道

若coprocess只需要输入句柄或输出句柄，则可以使用 exec 来关闭不需要的文件句柄

exec {NAME[0]}>&-
exec {NAME[1]}>&-

注意事项

使用 coprocess 虽然方便，但要当心 coprocess 由于输出缓存而导致的卡死。

比如下面这个例子

coproc tr a b
echo a >&"${COPROC[1]}"
read var<&"${COPROC[0]}"

你的期望是第三句能够读出字符 b 作为 var 的值， 然而实际上执行到第三句话时会卡死。 这是因为 tr 命令缓存了输出的内容，而并未将其写到终端上来。

因此创建 coprocess 时一定小心，只能使用那些不会缓存输出的命令。 也正因为此，coprocess 的使用范围其实也很受限，真要用来跟其他进程做交互的话，还是推荐使用 expert 比较好。