c - 两个 child 之间的生产者消费者 fork [C]

Question

我对这个著名的问题有疑问。我必须 fork 两个通过管道进行通信的 child (生产者和消费者)。第一个 child (生产者)必须从 stdin 读取字符串，将它们发送给第二个 child (消费者)，后者必须将它们转换为大写并打印到 stdout。

我写了一段代码，但它不起作用。

• 消费者从标准输入中读取字符串并将其写入长度旁边的管道中(包括'\0')。
• 生产者从管道中读取 MAXC 并将其拆分为两个 var lenght 和 string。当我打印时，长度设置为一个大数字。所以即使是必须转换的字符串也不对。此外，整个程序卡住。

(我试着在这里写代码，但也许我不明白如何正确地做。解释我!谢谢)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/wait.h>
#define MAXC 30
static void signalHandler(int signo)
{
  return;
}
pid_t pids[2];
int main()
{
  int fd[2], i, nW;
  size_t l;
  char string[MAXC+1], stringtoup[MAXC+1], tmp[MAXC+1];

  signal(SIGUSR1, signalHandler);
  if(pipe(fd)==0)
    {    
      pids[0]=fork();
      if(pids[0]==0)
    {
      fprintf(stdout, "PID=%d PRODUCER\n", getpid());
      close(fd[0]); //produttore
      sleep(3);
      fprintf(stdout, "Insert strings (max 30 chars), finish with 'end':\n");
      fscanf(stdin, "%s", string);
      while(1)
        {
          if(strcmp(tmp, "end")==0)
        break;
          l=strlen(string)+1;
          sprintf(tmp, "%2lu%s", l, string);
          printf("%s\n", tmp);
          nW=write(fd[1], tmp, (l+2));
          printf("nW(PRODUCER)=%d", nW);
          if(nW!=(l+2))
        {
          perror("wrote not whole string");
          exit(1);
        }
          sleep(5);
          kill(pids[1], SIGUSR1);
          pause();
          fprintf(stdout, "Insert string:\n");
          fscanf(stdin, "%s", string);
        }

      exit(0);
    }
      pids[1]=fork();
      if(pids[1]==0)
    {
      fprintf(stdout, "PID=%d CONSUMER\n", getpid());
      close(fd[0]); //consumer

      while(1)
        {
          pause();
          read(fd[0], tmp, MAXC+1);
          printf("tmp(CONSUMER)=%s\n", tmp); 
          sscanf(tmp, "%2lu%s", &l, stringtoup);
          printf("lenght string(CONSUMER)=%2lu\n", l);
          printf("stringtoup=%s\n", stringtoup);
          for(i=0; i<l; i++)
        stringtoup[i]=toupper(stringtoup[i]);

          fprintf(stdout, "%s\n", stringtoup);
          fflush(stdout);
          sleep(1);
          kill(pids[0], SIGUSR1);
        }
      exit(0);
    }

      sleep(4);
      for(i=0; i<2; i++)
    {
      waitpid(pids[i], NULL, 0);
      fprintf(stdout, "PID=%d exited\n", pids[i]);
    }

    }
  return(0);
}

编辑:代码修复

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/wait.h>
#define MAXC 30

pid_t pids[2];
int main()
{
  int fd[2], i, nW;
  size_t l;
  char string[MAXC+1], stringtoup[MAXC+1], tmp[MAXC+1];

  if(pipe(fd)==0)
    {    
      pids[0]=fork();
      if(pids[0]==0)
    {
      fprintf(stdout, "PID=%d PRODUCER\n", getpid());
      close(fd[0]); //produttore
      fprintf(stdout, "Insert strings (max 30 chars), finish with 'end':\n");
      fscanf(stdin, "%s", string);
      while(1)
        {
          if(strcmp(string, "end")==0)
        break;
          l=strlen(string)+1;
          sprintf(tmp, "%2lu%s", l, string);
          nW=write(fd[1], tmp, (l+2));
          if(nW!=(l+2))
        {
          perror("wrote not whole string");
          exit(1);
        }
          sleep(1);

          fscanf(stdin, "%s", string);
        }
      kill(pids[1], SIGINT);
      exit(0);
    }
      pids[1]=fork();
      if(pids[1]==0)
    {
      fprintf(stdout, "PID=%d CONSUMER\n", getpid());
      close(fd[1]); //consumer

      while(1)
        {
          read(fd[0], tmp, MAXC+1);
          sscanf(tmp, "%2lu%s", &l, stringtoup);
          for(i=0; i<l; i++)
        stringtoup[i]=toupper(stringtoup[i]);

          fprintf(stdout, "%s\n", stringtoup);
          fflush(stdout);
          sleep(1);
        }
      exit(0);
    }

      for(i=0; i<2; i++)
    {
      waitpid(pids[i], NULL, 0);
      fprintf(stdout, "PID=%d exited\n", pids[i]);
    }
    }
  return(0);
}

Answer 1

通过阅读评论，我猜想问题已更改并涉及 kill-wait 程序。

问题应该是 child 从 fork 开始就与 parent 的内存无关。

第一个 child (生产者)的 pids 数组填充为:

pids[0] == 0;
pids[1] == undefined;

pids[1] 的值永远不会改变，因为这个进程永远不会改变它自己的那部分内存。

第二个 child (消费者)的 pids 数组填充为:

pids[0] == first_child's pid;
pids[1] == 0;

总而言之，只有 parent 可以杀死第二个 child (一个有pids[1])，而不是第一个 child 。所以“生产者”用你不知道的一些 pid 杀死了一个进程(如果运气不好，这可能会导致更广泛的系统问题)，所以“消费者”永远不会得到它。

当管道上没有写入器时，read() 函数返回零 (0)。这就是你应该利用的，当它发生时中断并退出。另一方面，当有写入器时，read() 函数会阻塞，直到有内容可读，因此不需要 sleep(1)。

正如我所见，程序在执行该随机进程的终止时立即失败，这就是父进程不打印任何子进程退出的原因。但是，如果您删除 kill(...)，关闭管道的写入端并检查 read(...) 的返回值，程序将运行为它应该。

另外，一个好的模式是关闭所有你不需要的 fds(即使 exit 函数会在某个时候这样做)，所以在产生所有 child 之后父级可以关闭 2 fds(它 必须关闭写端以便读者中断!)，并且读者可以在退出前关闭剩余的 fd。下面是需要修复的部分代码。

...
 if(pids[0]==0)                  
            {                                           
                    fprintf(stdout, "PID=%d PRODUCER\n", getpid());   
                    close(fd[0]); //produttore                              
                    fprintf(stdout, "Insert strings (max 30 chars), finish with 'end':\n");
                    fscanf(stdin, "%s", string);                                        
                    while(1)                                                                  
                    {                                                                                         
                            if(strcmp(string, "end")==0)                                                                        
                                    break;                                                                                                      
                            l=strlen(string)+1;                                                                                           
                            sprintf(tmp, "%2lu%s", l, string);                                                                                      
                            nW=write(fd[1], tmp, (l+2));                                                                                                      
                            if(nW!=(l+2))                                                                                                                               
                            {                                                                                                                                                           
                                    perror("wrote not whole string");                                                                                                                                                                            exit(1);
                            }                                                                                                                                                                                                            sleep(1);
                                                                                                                                                                                                                                         fscanf(stdin, "%s", string);
                    }                                                                                                                                                             
                    close(fd[1]);
                    exit(0);
            }
            pids[1]=fork();
            if(pids[1]==0) 
            {              
                    fprintf(stdout, "PID=%d CONSUMER\n", getpid());                                           
                    close(fd[1]); //consumer      

                    while(1)                                        
                    {                                                             
                            if (read(fd[0], tmp, MAXC+1) == 0)
                                    break;
                            sscanf(tmp, "%2lu%s", &l, stringtoup);
                            for(i=0; i<l; i++)                                                
                                    stringtoup[i]=toupper(stringtoup[i]);                                     

                            fprintf(stdout, "%s\n", stringtoup);
                            fflush(stdout);
                            sleep(1); // this could be removed
                    }
                    close(fd[0]);
                    exit(0);
            }

            close(fd[0]);
            close(fd[1]);
            for(i=0; i<2; i++)
...