C多处理/管道

Question

我只是在学习 fork() 在 C 中的工作原理。 这个想法是产生 3 个子进程，每个子进程都向父进程发送一些信息。

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

int main()
{
    int fd[2];
    int pid[3] = {0,0,0};
    int status = 0;


for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    pipe(fd);

    pid[i] = fork();
    if (pid[i] < 0)
    {
        return -1;
    }
    if (pid[i] == 0)
    {
        close(fd[0]);
        char *arr = malloc(sizeof(char));
        sprintf(arr, "%i", i);
        write(fd[1], arr, 1);
        exit(0);
    }


}

for(int j=0; j < 3; j++)
{
    close(fd[1]);
    if (pid[j] > 0)
    {
        sleep(0);
        pid[j] = wait(&status);
        char *out = malloc(20 *sizeof(char));
        read(fd[0], out, 6);
        printf("%s\n", out);
        free(out);
        printf("I am the parent\n");

    }
}


}

预期的输出是：

1
I am the parent
2
I am the parent
3
I am the parent

真正的输出是： 2 我是家长 2 我是家长 2 我是家长

为什么会这样？

Answer 1

你在打电话

pipe(fd);

在第一个 for 循环中多次。考虑在循环之前移动它，因为每次调用它时它都会返回一对新的文件描述符用于读取/写入。

另外，close(fd[1]) 只能从父进程调用一次。

Answer 2

几点：

1. 您在第一个 for 循环中调用了三次 pipe(fd)，当您创建三个管道时，您只保存了对其中一个的引用。因此，在您的第二个 for 循环中，您每次都从您创建的第三个管道中读取。您应该有一个数组来存储对所有三个管道的引用。

2. 您应该检查所有可能失败的系统调用的返回。由于上面的第 1 点，如果您这样做，close(fd[1]) 将失败两次（三分之二），并且它会提醒您有事情发生了。检查系统调用的返回不仅是为了防止出现不太可能的错误，也是为了帮助您调试，因为它们失败的最可能原因是您做错了什么，就像这里的情况一样。

3. 这里绝对没有必要使用malloc() - 一个常规的char 数组就可以了。此外，malloc(sizeof(char)); 为 one 字符分配空间，当您需要至少两个（即单个数字和终止空字符）时。此外，您应该始终检查来自malloc() 的返回，因为它可能会失败。另外，sizeof(char) 根据定义总是1，所以它总是多余的。

1234563你想要1，然后是2，然后是3。

4. waitpid() 比wait() 好，因为你想等待一个特定的进程。同样，当您使用它时，您的sleep() 调用也是多余的。

5. 虽然没有必要在您退出之前在此处close() 您的管道，但这样做有时会有所帮助，因为如果您做错了什么，它可能会引起您的注意。

6. 您的if (pid[j] > 0) 检查是不必要的，因为如果fork() 失败或者它是0，您已经终止，所以您已经知道到这里时它会大于0。

7. 如果您不打算使用它，则不需要status 变量来检索进程的退出状态 - 您可以将NULL 传递给wait() 或waitpid()。

8. 次要问题，但您不需要在第二个 for 循环中使用不同的变量名（即 j），因为在您的第一个 for 循环中 i 的范围是仅限于该循环。如果您打算使用i 作为循环计数器的通用名称，您不妨在任何地方使用它。

9. return EXIT_FAILURE 优于 return -1，当您检索退出状态时，该值将转换为 255。

10. 这在现实中不太可能成为问题，但fork() 返回类型pid_t，而不是类型int，因此最好将pid 设为该类型的数组。

这是一些修改后的代码：

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

int main(void)
{
    int fd[3][2];
    pid_t pid[3];

    for ( int i = 0; i < 3; ++i ) {
        if ( pipe(fd[i]) == -1 ) {
            perror("pipe() failed");
            return EXIT_FAILURE;
        }

        if ( (pid[i] = fork()) == -1 ) {
            perror("fork() failed");
            return EXIT_FAILURE;
        }
        else if ( pid[i] == 0 ) {
            if ( close(fd[i][0]) == -1 ) {
                perror("close() failed");
                return EXIT_FAILURE;
            }

            char arr[100];
            sprintf(arr, "%d", i + 1);

            if ( write(fd[i][1], arr, 1) == -1 ) {
                perror("write() failed");
                return EXIT_FAILURE;
            }

            if ( close(fd[i][1]) == -1 ) {
                perror("close() failed");
                return EXIT_FAILURE;
            }

            return EXIT_SUCCESS;
        }
        else {
            if ( close(fd[i][1]) == -1 ) {
                perror("close() failed");
                return EXIT_FAILURE;
            }
        }
    }

    for ( int i = 0; i < 3; ++i ) {
        if ( waitpid(pid[i], NULL, 0) == -1 ) {
            perror("waitpid() failed");
            return EXIT_FAILURE;
        }

        char out[100] = {0};
        if ( read(fd[i][0], out, 99) == -1 ) {
            perror("read() failed");
            return EXIT_FAILURE;
        }

        printf("%s\nI am the parent\n", out);

        if ( close(fd[i][0]) == -1 ) {
            perror("close() failed");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

哪个输出：

paul@horus:~/src/sandbox$ ./pipe
1
I am the parent
2
I am the parent
3
I am the parent
paul@horus:~/src/sandbox$