关于 C 中的 fork() 和 pipe() 等 Systm 调用的问题

Question

   #include<stdio.h>
   #include<stdlib.h>
   #include<unistd.h>
   #include<sys/wait.h>
   #include<errno.h>

   int main(int argc, char **argv){
       int n = atoi(argv[1]);
       int superdaddy = getpid();
       int p[n+1][2];
       int i=0;
       int cpid,output;
       int result = 0;

       if(pipe(p[0])<0){
           perror("1");
           return 1;
       }
       if(pipe(p[n])<0){
           perror("2");
           return 1;
       }
       output = p[0][1];
       if(getpid()==superdaddy){
           if(write(p[0][1],&result,sizeof(result))<0){
               perror("3");
               return 1;
           }
           if(close(p[0][1])<0){
               perror("4");
               return 1;
           }
       }
       while(1){
           if(i==n){
               if(read(p[n-1][0],&result,sizeof(result)<0)){
                   perror("5");
                   return 1;
               }
               result++;
               output = p[n][1];
               if(write(output,&result,sizeof(result))<0){
                   perror("6");
                   return 1;
               }
               if(close(p[n-1][0])<0){
                   perror("7");
                   return 1;
               }
               if(close(p[n][1])<0){
                   perror("8");      
                   return 1;
               }
               break;
           }
           i++;
           cpid = fork();
           if(cpid==0){
               if(i==n)
                   continue;
               if(pipe(p[i])<0){
                   perror("9");
                   return 1;
               }
               if(read(p[i-1][0],&result,sizeof(result))<0){
                   perror("10");
                   return 1;
               }
               result++;
               output = p[i][1];
               if(write(output,&result,sizeof(result))<0){
                   perror("11");
                   return 1;
               }
               if(close(p[i-1][0])<0){
                   perror("12");
                   return 1;
               }

               if(close(p[i][1]<0)){
                   perror("13");
                   return 1;
               }
               continue;
           }
           else if(cpid<0){
               perror("14");
               return 1;
           }
           break;
       }

       if(getpid()==superdaddy){
           wait(NULL);
           if(read(p[n][0],&result,sizeof(result))<0){
               perror("15");
               return 1;
           }
           printf("Result: %d\n",result);
           if(close(p[n][0])<0){
               perror("16");
               return 1;
           }
       }
       return 0;
   }

该程序旨在从命令行读取一个数字 n，然后分叉 n 个子进程并创建 n 个管道。进程p0 将是进程p1 的父进程，p1 将是p2 的父进程，依此类推。一个变量（这里命名为结果）将通过管道传递，每次传递它都会加 1。所以输出也应该是 n。管道Fi 连接Pi 和P(i+1)。附上我的代码。

当n=1或n=2时，程序可以正确输出，对应的是1和2。但是，当 n=3 时，它在错误 5 处给了我一个错误的文件错误。我已经手动跟踪了整个下午的代码，但不知道它有什么问题。任何人都可以帮忙吗？先欣赏一下！

Answer 1

当 n=3 时，它在错误 5 处给我一个错误的文件错误。

这可以通过删除代码中的 if(close(p[i][1]<0)){ 来解决，因为您需要在最后一次迭代中读取 p[i][0]，即

if (i == n) {
    if(read(p[n-1][0],&result,sizeof(result)<0)){
        ...
    }
}

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这是你想法的一个实现，希望对你有帮助：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int
main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s N\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int n = atoi(argv[1]);
    int pipes[n][2];
    int i, val;
    pid_t pid;

    val = 0;

    for (i = 0; i < n; i++) {
        if (pipe(pipes[i]) < 0) {
            perror("pipe");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        if ((pid = fork()) < 0) {
            perror("fork");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        else if (pid == 0) {
            close(pipes[i][1]);
            if (read(pipes[i][0], &val, sizeof(val)) != sizeof(val)) {
                perror("read");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }

            printf("C %d read %d\n", getpid(), val);

            val++;
        }
        else {
            close(pipes[i][0]);

            printf("P %d writes %d\n", getpid(), val);

            if (write(pipes[i][1], &val, sizeof(val)) != sizeof(val)) {
                perror("write");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }

            if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid) {
                perror("waitpid");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
            printf("%d is going to leave.\n", getpid());
            exit(EXIT_SUCCESS);
        }
    }

    printf("%d is going to leave.\n", getpid());
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

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测试运行：

$ ./a.out 3
P 2005 writes 0
C 2006 read 0
P 2006 writes 1
C 2007 read 1
P 2007 writes 2
C 2008 read 2
2008 is going to leave.
2007 is going to leave.
2006 is going to leave.
2005 is going to leave.

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解释：

该代码的框架是for (i = 0; i < n; i++) { pipe(); fork(); }，这意味着它将创建n 管道和n 新进程。在每次迭代中，父级将写入pipes[i][1]，子级将从pipes[i][0] 读取。最终，它将创建一个由一系列管道连接的进程链，并通过该系列管道将一个值从第一个进程传递到最后一个进程。