阻塞管道，c，linux

Question

我有一个名为“消费者和生产者”的项目。在其中，我的主程序创建了给定数量的消费者和生产者通过命令行参数 (./main number_of_producents number_of_consumers) 指定的子进程。每个生产者生成随机数量的随机可打印字符，将这些字符写入特定于进程的文件和主进程指定的管道。每个消费者从主进程指定给它的管道中读取所有字符，并将它们写入自己的进程特定文件。主程序结束后，生产者文件的总字符数应与消费者文件的总字符数相同。

我对如何告知消费者产品结束有疑问。我试图通过让每个生产者在他们的数据后写一个空字符来做到这一点，但这并不能解决我的问题，因为当我创建比消费者更多的生产者时，并不是所有的产品都会被消费者读取（每个完成它的当它读取一个空字符时工作）。另一方面，当消费者的数量大于生产者的数量时，一些消费者永远不会读取空字符，因此永远不会完成。

我认为我需要一种不同的机制来通知每个生产者数据的结束，但我不知道如何通知消费者管道结束。我读过一些关于 fcntl 的内容，但我不知道如何在我的代码中使用它。

代码如下：

主线：

int n;
int i,w,x;
int pipeT[2];
if(pipe(potok) != 0) exit(EXIT_FAILURE);
printf("[MAIN] Creating %d producers!\n", atoi(argv[1]));
for(i = 0; i < atoi(argv[1]); i++) {
  switch(fork()) {
      case -1:
          exit(3);
          break;
      case 0:
          if((n = dup(pipeT[1])) == -1) exit(5);
          close(pipeT[0]);
          if((execl("./producer","producer", &n, NULL)) == -1) exit(4);
          break;
      default:
          break;
  }
}
printf("[MAIN] Creating %d consumers!\n", atoi(argv[2]));
for(i = 0; i < atoi(argv[2]); i++) {
  switch(fork()) {
      case -1:
          exit(3);
          break;
      case 0: //Proces potomny
          if((n = dup(pipeT[0])) == -1) exit(5);
          close(pipeT[1]);
          if((execl("./consumer","consumer", &n, NULL)) == -1) exit(4);
          break;
      default:
          break;
  }
}
close(pipeT[0]);
close(pipeT[1]);
for (i = 0; i < atoi(argv[1]) + atoi(argv[2]); i++) {
    w = wait(&x);
    if (w == -1) exit(6);
}

制作人

int main(int argc, char *argv[]) {
  srand(getpid());
    int k,t,n;
  n = *argv[1];
    char sign;
    char nameOfFile[20];
    sprintf(nameOfFile, "P/p_%d", getpid());
    FILE* f = fopen(nameOfFile, "w");
  if(f == NULL) exit (1);
    int i;
  int numberOfSigns = rand()%100;
    for(i = 0; i < numberOfSigns; i++) {
        sign = rand()%94 + 32;
    if (write(n, &sign, sizeof(char)) == -1) exit(EXIT_FAILURE);
        fprintf(f, "%c", sign);
    }
  sign = 0;
  write(n, &sign, sizeof(char));
    fclose(f);
    return 0;
}

消费者：

int main(int argc, char *argv[]) {
    char sign;
  char nameOfFile[20];
  int n = *argv[1];
    sprintf(nameOfFile, "K/k_%d", getpid());
    FILE* f = fopen(nameOfFile, "w");
  if(f == NULL) exit (1);
    do {
        if ((read(n, &sign, sizeof(char))) == -1) exit(EXIT_FAILURE);
        if(sign != 0) fprintf(f, "%c" , sign);
  } while(sign != 0);
    fclose(f);
    return 0;
}

如何向消费者发出数据结束的信号，以便其中的消费者读取所有数据并且所有人都认识到结束？

Answer 1

您可能应该更加认真地考虑如何解决这个问题。例如，如果其中一个生产者比其他生产者停止得早得多，那应该停止其中一个消费者吗？如果没有，那么生产者不应该向消费者发送代码，只有主程序应该关心他们已经终止。

我要解决这个问题的方法是，消费者应该由主程序终止，而不是由生产者终止。最简单的方法是关闭管道的发送端。然后读取端将获得文件结尾，即 read() 返回的大小将为 0.

在您的代码中，这可能意味着

1) 不要从生产者那里发送 0

2) 让主程序先等待所有生产者终止，并在它们全部终止后关闭管道（在等待消费者之前）

3) 让消费者在 read() 时退出 returns 0

（另请注意，您的代码还有其他问题。例如，您不能通过 execl 传递指向整数的指针，只能传递字符串。）

Answer 2

你让事情变得更难了。

消费者识别数据结束的自然方式是管道上的 end-of-file。他们每个人都会以 read() 返回 0 的形式看到这一点，这将在管道写入端的所有副本都关闭并且没有更多数据可用于从中读取之后发生。由于消费者和生产者都共享同一个管道，这也将在消费者之间提供一些自然的数据平衡。

但是请注意，我说过 管道写入端的所有副本 必须关闭。这包括主程序中的副本，以及每个生产者和消费者中的副本。事实证明，你 do 关闭了所有这些，但你依赖于生产者的终止来关闭每个副本中的一个副本。那有点不干净，肯定是situation-specific。生产者在完成它们时明确关闭它们会更好。

此外，您的代码还存在一些其他问题和异常，其中包括：

您对 dup() 的使用毫无意义。由于您无论如何都要将文件描述符编号传递给 children，因此您也可以让他们使用原始的 pipe-end 文件描述符。 dup()（或更好：dup2()）在像你这样的情况下的通常用法是使一个或多个特定文件描述符成为你正在复制的文件描述符的副本.例如，那些标准流。请注意，如果您确实使用标准流，那么它们具有 well-known 文件描述符编号，因此您无需告诉 children 使用哪个 FD。
execl()的参数和每个进程argv的元素都是指向字符串的指针，所以输入char *，由该类型的 NULL 指针终止（不计入 argc）。您在 execl() 调用中指定了一些 int * 类型的指针，并且您的 child 进程假设它们接收到该类型的指针。这可能恰好对你有用，但它是不正确的，因为 parent 和 child 的行为因此都是未定义的。

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