c - Pipe() with fork() with recursion : File Descriptors handling

Question

我对昨天提出的现有问题感到困惑:
Recursive piping in Unix again .

我重新发布有问题的代码:

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

void pipeline( char * ar[], int pos, int in_fd);
void error_exit(const char*);
static int child = 0; /* whether it is a child process relative to main() */

int main(int argc, char * argv[]) {
    if(argc < 2){
        printf("Usage: %s option (option) ...\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    pipeline(argv, 1, STDIN_FILENO);
    return 0;
}

void error_exit(const char *kom){
    perror(kom);
    (child ? _exit : exit)(EXIT_FAILURE);
}

void pipeline(char *ar[], int pos, int in_fd){
    if(ar[pos+1] == NULL){ /*last command */
        if(in_fd != STDIN_FILENO){
            if(dup2(in_fd, STDIN_FILENO) != -1)
                close(in_fd); /*successfully redirected*/
            else error_exit("dup2");
        }
        execlp(ar[pos], ar[pos], NULL);
        error_exit("execlp last");
    }
    else{
        int fd[2];
        pid_t childpid;

        if ((pipe(fd) == -1) || ((childpid = fork()) == -1)) {
            error_exit("Failed to setup pipeline");
        }
        if (childpid == 0){ /* child executes current command */
            child = 1;
            close(fd[0]);
            if (dup2(in_fd, STDIN_FILENO) == -1) /*read from in_fd */
                perror("Failed to redirect stdin");
            if (dup2(fd[1], STDOUT_FILENO) == -1)   /*write to fd[1]*/
                perror("Failed to redirect stdout");
            else if ((close(fd[1]) == -1) || (close(in_fd) == - 1))
                perror("Failed to close extra pipe descriptors");
            else {
                execlp(ar[pos], ar[pos], NULL);
                error_exit("Failed to execlp");
            }
        }
        close(fd[1]);   /* parent executes the rest of commands */
        close(in_fd);
        pipeline(ar, pos+1, fd[0]);
    }
}

发生的错误是:

Example: 
./prog ls uniq sort head 

gives: 
sort: stat failed: -: Bad file descriptor

建议的解决方案是，“不要关闭子进程中的文件描述符 fd[1] 和 in_fd，因为它们已在父进程中关闭。”

我的困惑:(对不起，我是 Linux 新手)
根据我的书“开始 Linux 编程”，当我们 fork() 一个进程时，文件描述符也会被复制。因此， parent 和 child 应该有不同的文件描述符。这与答案相矛盾。

我的尝试:
我尝试自己运行这段代码，发现只有在关闭两个进程(父进程和子进程)中的“in_fd”文件描述符时才会出现问题。它不依赖于 fd[1]。
另外，有趣的是，如果我尝试 ./prog ls sort head 它工作正常，但是当我尝试 ./prog ls sort head uniq 它在 上给出读取错误>头。

我的想法:in_fd 文件描述符只是此函数的输入 int 变量。似乎即使在 fork 之后，也只剩下一个文件描述符被父子共享。但我无法理解如何。

Answer 1

when we fork() a process, then the file descriptors are also duplicated. Hence the parent and child should have different file descriptors

文件描述符是一个简单的整数。所以当它被复制时，它具有相同的值，所以它们指向同一个文件。

所以你可以在父级打开一个文件，并从子级访问它。唯一可能发生的问题是，如果同时从父文件和子文件访问文件，在这种情况下，无法保证将从文件的哪个位置访问。为避免这种情况，建议关闭 child 中的 fd 并重新打开。

正如您所说的尝试，我对上述问题做了同样的事情，发现第 4 个命令总是出现这种情况。此外，dup2() 关闭它正在复制的文件。在问题中，fd[1] 和 in_fd 被复制到 child 的 stdin 和 stdout。 fd[1] 和 in_fd 在那一刻被关闭了。无需再次关闭它们。

关闭一个已经关闭的描述符会导致错误。

并且由于您不知道是父文件还是子文件先执行，如果您从子文件中关闭一个文件，然后再次从父文件中关闭，可能会导致问题，并且这种行为是不可预测的。