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如何在 Go 中调用系统命令行 Shell 并实现交互式执行

发布时间:2026-01-10

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本文介绍如何使用 go 的 `os/exec` 包安全、高效地调用系统 shell(如 bash、zsh),并实现标准输入/输出/错误的双向管道通信,支持交互式会话与批处理命令执行。

在 Go 中与系统命令行 Shell 交互,核心在于正确管理进程生命周期和 I/O 管道。Go 标准库的 os/exec 包提供了强大而底层的接口,但需手动处理 stdin/stdout/stderr 的读写同步,否则易出现阻塞、死锁或输出丢失等问题。

以下是一个完整、可运行的示例程序,它能:

  • 启动交互式 Shell(如 bash),支持用户实时输入与命令响应;
  • 执行一次性命令(如 date、ping -c 3 google.com),并原样输出结果;
  • 使用 goroutine + sync.WaitGroup 实现多路 I/O 并发转发,避免管道阻塞。
package main

import (
    "bufio"
    "fmt"
    "io"
    "log"
    "os"
    "os/exec"
    "sync"
)

// getPipes 为命令创建标准流管道,失败时直接 panic(演示场景下简化错误处理)
func getPipes(c *exec.Cmd) (inp io.Writer, outp, errp io.Reader) {
    var err error
    if inp, err = c.StdinPipe(); err != nil {
        log.Fatal("stdin pipe:", err)
    }
    if outp, err = c.StdoutPipe(); err != nil {
        log.Fatal("stdout pipe:", err)
    }
    if errp, err = c.StderrPipe(); err != nil {
        log.Fatal("stderr pipe:", err)
    }
    return
}

// pipe 将输入流(如 stdout)逐字节复制到输出流(如 os.Stdout),支持并发转发
func pipe(wg *sync.WaitGroup, inp io.Reader, outp io.Writer) {
    if wg != nil {
        defer wg.Done()
    }
    r := bufio.NewReader(inp)
    for {
        b, err := r.ReadByte()
        if err != nil {
            break // EOF 或其他错误,退出循环
        }
        _, _ = fmt.Fprint(outp, string(b))
    }
}

// Command 执行指定命令,自动处理参数拆分与 I/O 管道绑定
func Command(args ...string) {
    if len(args) == 0 {
        log.Fatal("no command specified")
    }

    cmd := exec.Command(args[0], args[1:]...)
    stdin, stdout, stderr := getPipes(cmd)

    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)
    go pipe(&wg, stdout, os.Stdout)
    go pipe(&wg, stderr, os.Stderr)
    go pipe(nil, os.Stdin, stdin) // 不等待 stdin 转发完成(用户可能持续输入)

    if err := cmd.Start(); err != nil {
        log.Fatalf("failed to start %v: %v", args, err)
    }

    // 等待命令退出(对交互式 shell 来说,即用户输入 exit 或 Ctrl+D)
    if err := cmd.Wait(); err != nil {
        log.Printf("command %v exited with error: %v", args, err)
    }

    wg.Wait() // 确保所有输出已刷新完毕
}

func main() {
    // 示例:启动交互式 bash 会话(退出后继续执行后续命令)
    Command("bash")

    // 示例:执行一次性命令
    Command("date")
    Command("echo", "some text")
    Command("ping", "-c", "3", "www.google.com")
}

关键要点说明

  • exec.Command() 创建命令对象,不立即执行;必须调用 Start() 启动进程,Wait() 等待结束;
  • StdinPipe() / StdoutPipe() 返回的 io.ReadWriter 需由 goroutine 并发处理,否则因缓冲区满导致阻塞(尤其 ping 或长输出命令);
  • 对于交互式 Shell(如 bash),cmd.Wait() 会阻塞直到 shell 进程退出(用户输入 exit 或关闭终端),此时程序才继续执行下一条 Command;
  • 生产环境建议替换 log.Fatal 为可恢复的错误处理,并添加上下文(context.Context)支持超时与取消;
  • 安全性提醒:避免将不可信输入直接拼入 args 数组(防止命令注入),尤其调用 /bin/sh -c 时;优先使用显式参数列表而非 shell 解析。

该方案跨平台兼容(Linux/macOS/Windows),是构建轻量系统工具、CLI 自动化脚本或嵌入式 Shell 控制台的理想起点。

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