在单个管道中进行多次读取和写入

Question

我正在尝试理解 Linux 中的管道。编写了一个基本代码，它将尝试两次写入文件描述符的写入端，然后执行两次读取。在第二次读取时，它被阻塞了。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    int filedes[2];
    char buffer1[] = "hello pipe1";
    char buffer2[] = "hello pipe2";
    char readbuffer[30] = {};

    if (pipe(filedes) == 0) {
        printf("Pipe successful\n");
        printf("read from %d, write to %d\n", filedes[0], filedes[1]);
        write(filedes[1], buffer1, sizeof(buffer1));
        perror("write");
        write(filedes[1], buffer2, sizeof(buffer2));
        perror("write");
        read(filedes[0], readbuffer, sizeof(readbuffer));
        printf("read:%s\n", readbuffer);
        read(filedes[0], readbuffer, sizeof(readbuffer));
        printf("read:%s\n", readbuffer);
        close(filedes[1]);
        close(filedes[0]);
    } else {
        perror("pipe failed");
    }
    return 0;
}

我得到输出为“hello pipe1”，然后在第二次读取时调用它阻塞 第二个缓冲区数据发生了什么。是不是丢了？

Answer 1

第一个read 实际上消耗了来自writes 的所有数据。对read 的第二次调用被阻塞，因为它没有找到任何可用的数据并且正在等待一些数据出现。

为什么printf() 不显示所有数据？对write() 的每次调用都会发送一个空终止符（\0）。 printf 的 s 说明符在第一次遇到 null 时停止打印。

要详细了解这一点，首先要仔细查看每个缓冲区中的数据：

char buffer1[] = "hello pipe1";
printf("strlen(buffer1): %zu\n", strlen(buffer1));
printf("sizeof(buffer1): %zu\n", sizeof(buffer1));

strlen(buffer1): 11
sizeof(buffer1): 12

缓冲区实际上包含：

hello pipe1\0

编译器分配 12 个字节：11 个字节的文本和 1 个字节用于空终止符。

检查write的返回值表明它实际上写入了所有12个字节：

ssize_t n_written = write(filedes[1], buffer1, sizeof(buffer1));
printf("Number of bytes written: %zd\n", n_written);

n_written: 12

它这样做是因为write 的count 参数告诉它：

write(filedes[1], buffer1, sizeof(buffer1));
//                         ^^^^^^^^^^^^^^^ write the entire buffer, including null

您可以将其更改为仅写入字符串的内容：

write(filedes[1], buffer1, strlen(buffer1));
//                         ^^^^^^^^^^^^^^^ write only the string's contents,
//                                         excluding null

但是你需要确定readbuffer 是空终止的。这样的事情是一个开始：

ssize_t nread = read(filedes[0], readbuffer, sizeof(readbuffer)-1);
if (nread > 0)
    readbuffer[nread] = '\0';

请注意，read 的 count 参数正在为空终止符节省空间。

Answer 2

你的 readbuffer 是 30 字节，所以这个调用：

read(filedes[0], readbuffer, sizeof(readbuffer));

最多可读取 30 个字节。

您正在写入 24 个字节（每个字符串 11 个字符加上 nul 终止符的 1 个字节）。 read 将读取所有这些字节。什么都没有丢失。

问题出现在这里：

printf("read:%s\n", readbuffer);

readbuffer 看起来像这样（\0 是 nul 终止符）：

hello pipe1\0hello pipe2\0

当 printf 遇到第一个 nul 时，它会将其视为字符串的结尾，因此只会打印“hello pipe1”。

如果您将读取缓冲区大小更改为sizeof(buffer1)，这应该会按预期工作（假设两个输出字符串的大小相同）。