在多个子进程之间通过C管道传递数据(UNIX环境)

时间:2014-11-21 10:41:11

标签: c unix pipe

今天我遇到了C中的一个小问题,我似乎无法弄清楚为什么我的流程没有“排队”他们如何使用管道。

我有2个子进程,从父进程派生,它们正在编写一些数据,他们应该将这些数据写入管道。然后由父进程定期读取管道,并“清空”管道中的数据,并打印到终端线。然后,整个事情重演。

//Creates Three Processes A,B,C which communicate data through a pipe.
int main(void) {
  int     fd[2], nbytes;
  pid_t   childpidB, childpidC;
  char    readbuffer[100];
  readbuffer[0] = '\0';
  pipe(fd);

  if((childpidB = fork()) < 0)
    {
      perror("fork B error.");
      exit(1);
    }
  if(childpidB == 0)
    {
      close(fd[0]);
      char AAA[3] = {'A','A','A'};
      int j = 0;
      int k = 1;
      while (j < 500) {
        if(j%100==0 && j!=0) {
          usleep(100);
        }
        char numbers[6];
        numbers[0] = '\0';
        sprintf(numbers,"%03dAAA",k);
        k++;
        j++;
        write(fd[1], numbers, (strlen(numbers)+1));
      }
      close(fd[1]);
      exit(0);
    }
  if((childpidC = fork()) < 0)
    {
      perror("fork C error.");
      exit(1);
    }
  if(childpidC == 0)
    {
      close(fd[0]);
      int i = 0;
      char c = 'A';
      int numberafter = 0;
      while (i < 260) {
        if(i%60==0 && i!=0) {
          usleep(300);
        }
      char dump[3];
      dump[0] = '\0';
        if(c=='[') { c='A'; numberafter++; }
        sprintf(dump,"%cx%d\n",c,numberafter);
        c++;
        write(fd[1], dump, (strlen(dump)+1));    
        i++;
      }
      close(fd[1]);
      exit(0);
    }

  //Process A
  if(childpidC > 0 && childpidB > 0) {
    int x = 0;
    close(fd[1]);
    while (nbytes = read(fd[0], readbuffer, sizeof(readbuffer)) > 0) {
      if(x%50==0 && x!=0) {
    usleep(200);
      }
      printf("%s\n", readbuffer);
      x++;
    }
    close(fd[0]);
    exit(0);
  }
}

我的问题是父进程并不总是从管道中读取100个字符,我不确定这是怎么发生的。它只是在打破之前从每个管道中读取一小部分数据。它应该每次从管道中读取100个字符。以下是输出的示例:

001AAA
Ax0

Gx0

Ox0
...(keeps going for a while)...

我想知道为什么/如何每次只从管道中读取少量数据。它正在读取的数据实际上看起来是正确的,但它不是每行读取100个字符(因为我认为它在逻辑上应该是,在我的代码中)。它然后以某种方式从管道中读取任何内容,并只写一个空行(因为它不读取任何字符,但仍然打印一个空行)。这必然意味着子进程在每次迭代时只在管道中写入几个字符,不知何故,但我不明白它是怎么回事。 每次运行程序时输出也不同

似乎孩子进行处理并且父母没有同步,但我认为关闭fd [0]或fd [1]的适当位置会解释这一点。

编辑:我已经更新了代码以更接近我想要的(或者可能正是我想要的,需要更多测试)。它与传递太多的NULL字符有关。

int main(void) {
  int     fd[2], nbytes;
  pid_t   childpidB, childpidC;
  char    readbuffer[100];
  readbuffer[0] = '\0';
  pipe(fd);

  if((childpidB = fork()) < 0)
    {
      perror("fork A error.");
      exit(1);
    }
  if(childpidB == 0)
    {
      close(fd[0]);
      char AAA[3] = {'A','A','A'};
      int j = 0;
      int k = 1;
      while (j < 500) {
    if(j%100==0 && j!=0) {
      usleep(100);
    }
    char numbers[6];
    numbers[0] = '\0';
    sprintf(numbers,"%03dAAA",k);
    k++;
    j++;
    write(fd[1], numbers, (strlen(numbers)));
      }
      close(fd[1]);
      exit(0);
    }
  if((childpidC = fork()) < 0)
    {
      perror("fork B error.");
      exit(1);
    }
  if(childpidC == 0)
    {
      close(fd[0]);
      int i = 0;
      char c = 'A';
      int numberafter = 0;
      while (i < 260) {
    if(i%60==0 && i!=0) {
      usleep(300);
    }
    char dump[3];
    dump[0] = '\0';
    if(c=='[') { c='A'; numberafter++; }
    sprintf(dump,"%cx%d",c,numberafter);
    c++;
    write(fd[1], dump, (strlen(dump)));    
    i++;
      }
      close(fd[1]);
      exit(0);
    }

  //Process A
  int x = 0;
  close(fd[1]);
  if(childpidB > 0 && childpidC > 0) {
    while ((nbytes = read(fd[0], readbuffer, sizeof(readbuffer))) > 0) {
      if(x%50==0 && x!=0) {
    usleep(200);
      }
      printf("%s\n", readbuffer);
      x++;
    }
  }
  close(fd[0]);
  exit(0);
}

1 个答案:

答案 0 :(得分:2)

您要发送给父母的 nulls 问题:

write(fd[1], numbers, (strlen(numbers)+1));
...
write(fd[1], dump, (strlen(dump)+1)); 

由于+1之后的表达式中的strlen(),所有写入都包含 null 字符,因此

printf("%s\n", readbuffer);
在第一个 null 字节后,

将停止从readbuffer输出数据。

父实际上确实收到100个字节(或更少,当两个孩子都出去时)。

所以,不要发送 nulls ,删除+1;)

修改

似乎childpidC会睡得更久(4 * 300 = 1200 us vs 4 * 100 = 400 us)。因此,当childpidB首先退出时,操作系统会将SIGCHLD发送给父级,以通知其中一个子级退出。在同一时刻read()将被中断,并且可能返回少于sizeof(readbuffer)或甚至-1(错误EINTR)。

以下是管道中不可中断读取的示例函数:

ssize_t read_no_intr(int pipe_fd, void * buffer, size_t size)
{
    if (!size)
        return 0;

    ssize_t bytes_read = 0;
    ssize_t batch;
    char * p_buffer = static_cast<char*>(buffer);

    while ((size_t)bytes_read < size) {
        batch = ::read(pipe_fd, p_buffer, size - bytes_read, 0);
        if (batch == -1) {
            if(errno == EINTR) {
                // Interrupted by a signal, retry.
                continue;
            } else if (!bytes_read) {
                // An error, and no bytes were read so far.
                return -1;
            } else {
                // An error, but something was read.
                return bytes_read;
            }
        } else if(!batch) {
            // 0 means end of a stream.
            break;
        }
        bytes_read += batch;
        p_buffer += batch;
    }
    return bytes_read;
}