C multiprocessing/pipes

Question

我正在学习 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

实际输出是： 2个我是家长 2个我是家长 2个我是家长

为什么会这样？

Answer 1

您正在打电话

pipe(fd);

在第一个 for 循环中多次。考虑在循环之前移动它，因为它 returns 每次调用它时 reading/writing 一对新的文件描述符。

此外，close(fd[1]) 只能从父进程调用一次。

Answer 2

几点：

您在第一个 for 循环中调用了 pipe(fd) 三次，并且在创建三个管道时，您只保存了对其中一个管道的引用他们。因此，在你的第二个 for 循环中，你每次都从你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。
您应该检查所有可能失败的系统调用中的 return。由于上面的第 1 点，如果您这样做，close(fd[1]) 将失败三分之二，并且它会提醒您某些事情已经发生。从系统调用中检查 return 不仅是为了防止不太可能发生错误的可能性，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。
这里完全没有必要使用malloc()——一个常规的char数组就可以了。此外，malloc(sizeof(char)); 为一个字符分配 space，当您至少需要两个字符（即一个数字和终止空字符）时。此外，您应该始终检查 malloc() 中的 return，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。
要获得所需的输出，您应该将 1 添加到 i，否则 i 将是 0，然后 1，然后是 2，但是您的示例输出说您想要 1，然后是 2，然后是 3。
waitpid() 比 wait() 好，因为您想等待特定进程。同样，当您使用它时，您的 sleep() 调用是多余的。
虽然没有必要在您退出之前 close() 您的管道，但有时这样做是有帮助的，因为如果您已经完成某些操作，它可能会引起您的注意错了。
你的 if (pid[j] > 0) 检查是不必要的，因为如果 fork() 失败或者如果它是 0，你已经终止了，所以你已经知道它会大于0 当你到达这里时。
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 - 您只需将 NULL 传递给wait() 或 waitpid().
次要点，但是您不需要为第二个 for 循环使用不同的变量名（即 j），因为 [=23] 的范围=] 在您的第一个 for 循环中仅限于该循环。如果您要使用 i 作为循环计数器的通用名称，您最好尽可能在任何地方使用它。
return EXIT_FAILURE 比 return -1 好，无论如何当您检索退出状态时，该值将转换为 255。
现实中出问题的可能性很小，但是fork()returns类型pid_t，而不是类型int，所以更好使 pid 成为该类型的数组。

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;
}

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$