Linux fork，信号量，管道与 C

Question

所以我想了解信号量是如何使用分叉的。我编写了一个 C 程序，它分叉一次并通过管道将整数从子 pid 传递到父 pid 4 次。因此，我已经能够通过分叉子项之间的管道成功地读/写。但是，当我尝试将多个写入循环到我的管道时遇到了问题。我正在尝试使用信号量来调节我的管道，以获得交替的写入、读取、写入、读取等功能。我的带有信号量的代码现在会生成 SEGFAULTS，或者在打印出我的标题后就挂起。我知道我可以用另一个管道来完成这项规定，但我专门这样做是为了更好地理解信号量。我一直在读一本操作系统的书，但它并没有真正点击；谁能通过我的代码示例向我解释这一点？ （这不是作业）

/*****PROTOTYPES*****/
int SpawnBots();
void sender(int fd[2], sem_t *sem);
void receiver(int fd[2], sem_t *sem);

int exp(int base, int exponent);

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("WELCOME...\n");
    SpawnBots();

    return 0;
}


int SpawnBots() {
    sem_t *sem = sem_open("test_semaphore", O_CREAT | O_EXCL, 1, 1);
    sem_unlink("test_semaphore");
    int fd[2];              //0=input   1=output
    pid_t pid;

    //sem_init(sem, 1, 1);
    pipe(fd);
    pid = fork();

    if(pid==0) {
        //pid=0 is child
        sender(fd, sem);
    } else {
        //pid!=0 is parent
        receiver(fd, sem);
    }

    return 0;
}


void sender(int fd[2], sem_t *sem) {
    //child closes read pipe
    fflush(stdout);
    close(fd[0]);

    int val;
    char buffer[32];

    //writes 4 numbers to stdout
    for(int i=1; i<=4; i++) {
        sem_wait(sem);      //takes control; waits for read from receiver()

        val = exp((i+3), i);
        printf("\tChild %d: \t%d\n", i, val);       //prints out current data its writing
        sprintf(buffer, "%d", val);
        write(fd[1], buffer, strlen(buffer) + 1);   //writes to stdout

        sem_post(sem);      //hands back control
    }

    close(fd[1]);
    sem_close(sem);
    exit(0);
}


void receiver(int fd[2], sem_t *sem) {
    //child closes write pipe
    //fflush(stdout);
    close(fd[1]);

    int val;
    int i=1;
    int nbytes=1;
    char buffer[32];

    //reads in numbers until stdout is empty
    while(1) {
        sem_wait(sem);      //takes control; waits for write from sender()

        if((nbytes = read(fd[0], buffer, sizeof(buffer)+1)) > 0) {      //reads from stdout
            val = atoi(buffer);
            printf("\tParent %d: \t%d\n", i, val);      //prints out current data its reading
            i++;
        } else {
            break;
        }

        sem_post(sem);      //hands back control
    }

    sem_post(sem);
    close(fd[0]);
    sem_close(sem);
    exit(0);
}


int exp(int base, int exponent) {
    int output = 1;

    for(int i=1; i<=exponent; i++) {
        output = output * base;
    }

    return output;
}

Answer 1

父进程和子进程都在该信号量上竞争sem_wait，其值为1。如果父级获胜，它会阻止read 调用。而孩子在sem_wait 中仍然被阻止。这是一个僵局。

解决此死锁的一种方法是创建值为2 的信号量。

另一种方法是从receiver 中删除sem_wait(sem) 和从sender 中删除sem_post(sem)。这是因为receiver 无论如何都会阻塞在read 中，直到sender 将某些内容写入管道。