使用 fork() 和 pipe() 的 IPC

Question

我正在尝试使用管道模拟呼叫者和接收者之间的对话。我正在分叉一个进程并使父进程成为接收者，子进程成为调用者。

代码如下：

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

#define BUF_LEN 25
#define READ_END 0
#define WRITE_END 1

int main()
{
    int fd[2];
    if (pipe(fd) == -1) {
        fprintf(stderr, "Pipe failed");
        return 1;
    }

    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {
        fprintf(stderr, "Fork failed");
        return 1;
    } 

    // the parent process is the receiver
    if (pid > 0) {
        close(fd[WRITE_END]);
        char buffer[BUF_LEN + 1] = "";
        do {
            read(fd[READ_END], buffer, sizeof buffer);
            if (strcmp(buffer, "")) {
                printf("Received %s\n", buffer);
            }
            strcpy(buffer, "");
        } while (strcmp(buffer, "Bye!"));
        close(fd[READ_END]);
    } else {
        close(fd[READ_END]);
        // const char *msg = "Hello";
        char buffer[BUF_LEN + 1] = "";
        bool end_call = false;
        do {
            printf("Caller: ");
            fgets(buffer, sizeof buffer, stdin);
            if (strcmp(buffer, "Bye!")) {
                end_call = true;
            }
            // printf("Sent %s\n", buffer);
            write(fd[WRITE_END], buffer, strlen(buffer) + 1);
        } while (!end_call);
        close(fd[WRITE_END]);
    }
    return 0;
}

但是当我运行它时，我得到了这个意外的输出：

Caller: Hi
Received Hi

HI
Hello
Bye!
^C

接收器停止工作，它没有接收到我提供的输入。输出中还会出现额外的换行符。为什么会出现这种情况？

编辑： 正如 Dmitri 所指出的，我已经更改了调用者中的 strcmp 测试和接收者中的 printf 语句。

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

#define BUF_LEN 25
#define READ_END 0
#define WRITE_END 1

int main()
{
    int fd[2];
    if (pipe(fd) == -1) {
        fprintf(stderr, "Pipe failed"); return 1; }

    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {
        fprintf(stderr, "Fork failed");
        return 1;
    } 

    // the parent process is the receiver
    if (pid > 0) {
        close(fd[WRITE_END]);
        char buffer[BUF_LEN + 1] = "";
        do {
            read(fd[READ_END], buffer, sizeof buffer);
            if (strcmp(buffer, "")) {
                printf("Received %s", buffer);
            }
            strcpy(buffer, "");
        } while (strcmp(buffer, "Bye!"));
        close(fd[READ_END]);
    } else {
        close(fd[READ_END]);
        // const char *msg = "Hello";
        char buffer[BUF_LEN + 1] = "";
        bool end_call = false;
        do {
            printf("Caller: ");
            fgets(buffer, sizeof buffer, stdin);
            if (!strcmp(buffer, "Bye!")) {
                end_call = true;
            }
            // printf("Sent %s\n", buffer);
            write(fd[WRITE_END], buffer, strlen(buffer) + 1);
        } while (!end_call);
        close(fd[WRITE_END]);
    }
    return 0;
}

但收到“Bye！”后仍然没有退出。

Caller: hi
Received hi
Caller: Hello
Received Hello
Caller: Bye!
Received Bye!
Caller: Bye!
Received Bye!
Caller: ^C

Answer 1

strcmp() 成功时返回 0。但是您的代码还有其他几个问题：

1. 字符串永远不会等于“Bye！”，将附加一个新行以及指示字符串结尾的空字符（总共 6 个字符）。

2. 管道使用流而不是“数据包”，您永远不知道从一次调用 read() 中会收到多少字节。它可能是不完整的字符串，或者如果数据发送速度非常快，您可能会得到 2 个相互粘合的字符串。您需要实现自己的“协议”来解析流中的数据。

3. 您没有检查管道是否在另一侧关闭（读取将返回 0）

4. 你会在输出中得到额外的新行，因为它附加到 fgets() 读取的字符串上

5. 输出可能会混乱，因为您无法控制进程何时刷新到标准输出（有点竞争条件，但不会崩溃）。

Answer 2

由于fgets 捕获了换行符，您需要测试包含该换行符的Bye!\n 的退出条件。 strcmp(buffer, "Bye!\n")

这是对@blackpen 指出的否定问题的补充。

Answer 3

您的程序有几个问题。

首先，当fgets() 读取一行时，会包含末尾的换行符（如果缓冲区中有足够的空间）。您看到的额外换行符是因为您发送的字符串包含一个，然后在接收器中打印时添加另一个。此外，您正在寻找字符串"Bye!" 来决定何时退出......但您实际得到的字符串是"Bye!\n"。您需要从发送者的stdin 读取的字符串末尾去除换行符，或者在打印和比较时考虑字符串中已经存在的换行符。

其次，在发件人中，您在检查何时退出时逻辑颠倒了：当buffer 不 包含"Bye!" 时，您设置end_call = true;，而不是它时做。这会导致发送者在发送第一个字符串后退出而不是循环（此外，需要修复比较以考虑换行符，如上所述）。提前停止的不是 receiver，而是发送者...由于下一个问题，接收者永远运行。

在接收器中，您在循环结束时清除缓冲区，就在您在循环测试中检查"Bye!" 之前。这可以防止循环测试中的比较找到匹配项，因此循环是无限的。在循环开始时清除 fgets() 之前的缓冲区。 （再一次，修复比较以考虑最后的换行符）。

Answer 4

将客户端中的测试更改为以下内容。这将让孩子/父母交流。

    if (!strcmp(buffer, "Bye!")) {

客户端在它读取的缓冲区中有换行符（“再见！”后跟换行符）。这与退出测试不匹配。您可以尝试删除它。

    fgets(buffer, sizeof buffer, stdin);
    buffer[strlen(buffer)-1]='\0';

在服务器端，不要初始化缓冲区（就在 while-check 之前）。因为这会重新初始化您要检查的字符串。

     strcpy(buffer, "");

如果需要，您可以在运行 read 函数之前将其放入。

正如其他答案所指出的，您还可能遇到缓冲问题（匹配结束条件）和竞争条件（关闭 fds）。但是，我想这对于“学习”来说已经足够了。祝你好运。