c - 如何使用具有多个子进程的文件描述符的文件指针而不会在 C 中出现 "Bad file descriptor"错误？

Question

我正在实现一个场景，其中父进程派生出多个子进程，这些子进程进行计算并通过管道将结果返回给父进程。由于子进程要使用外部库的数据类型(GMP的mpz_t类型)，所以需要使用这个库自带的输出流函数。此函数允许将文件指针而不是文件描述符作为输入。因此，我获取了管道写入端的文件指针，用于写入一些数据。下面给出了代码的子进程和父进程部分:

pid_t ppid;
ppid = getpid();
struct sigaction sig;
sigemptyset(&sig.sa_mask);
sig.sa_flags = 0;
sig.sa_handler = sig_usr;

if(sigaction(SIGINT,&sig,NULL) != 0)
    printf("\ncan't catch SIGINT\n");

if(sigaction(SIGUSR1,&sig,NULL) != 0)
    printf("\ncan't catch SIGINT\n");

pid_t childpid;

pid_t childpids[operand1Length*operand2Length];
int childPIDInd = 0;

//Create pipe: (must do before fork() so FDs are inherited by child)
int pipefd[2];  //array to hold pipe FDs
pipe(pipefd);

for(i=operand2Length-1, k=0; i>=0; i--, k++){
    for(j=operand1Length-1, l=0; j>=0; j--, l++){

        childpid = fork();

        switch(childpid){
            case -1:
                //fork error
                perror("fork failed!\n");
                exit(EXIT_FAILURE);

            case 0:
                close(pipefd[0]);
                subOperandLength = subOperands[k].length;

                FILE* fp = NULL;

                fhe_mul(subOperands[k].operand[subOperandLength-1-k-l], num1->operand[j], num2->operand[i], pk);

                while(WritePermit);  // unless parent process sends a signal any child process cannot enter this critical section.

                fp = fdopen(pipefd[1], "w");

                if(fp == NULL)
                    fprintf(stderr, "Child Process #%d file pointer is NULL. Error: %s. Pipe FD: %d\n", getpid(), strerror(errno), pipefd[1]);  
                    //Except the child process which enters the critical section first, 
                    //for all other child processes fp is NULL.

                gmp_fprintf(fp, "%Zd\n", subOperands[k].operand[subOperandLength-1-k-l]);
                gmp_fprintf(fp, "%d\n", k);
                gmp_fprintf(fp, "%d\n", subOperandLength-1-k-l);

                fflush(fp);
                fclose(fp);

                kill(ppid, SIGUSR1);

                exit(EXIT_SUCCESS);

            default:
                childpids[childPIDInd] = childpid;
                childPIDInd++;

                close(pipefd[1]);

                if(i == 0 && j == 0){ // last child was created
                    kill(childpids[0], SIGINT);

                    mpz_t deneme;
                    mpz_init(deneme);

                    FILE* fs = fdopen(pipefd[0], "r");

                    int forIndex, pidIndex;

                    for(forIndex=0, pidIndex=1; forIndex<4; forIndex++, pidIndex++){
                        while(WritePermit2);
                        while((gmp_fscanf(fs, "%Zx\n", &deneme)) > 0){
                            gmp_fprintf(stdout, "Parent Process #%d: %Zd\n", getpid(), deneme);
                        }
                        kill(childpids[pidIndex], SIGINT);
                        WritePermit2=1;
                    }

                    fclose(fs);

                    int status;
                    int i=0;
                    int clean = 1;
                    while (i < operand1Length*operand2Length) {
                        wait(&status);
                        if(!WIFEXITED(status))
                            clean = 0;
                        i++;
                    }

                    if(!clean){
                        printf("I am having some problems with my children! :'(\n");
                        exit(EXIT_FAILURE);
                    }

        }
    }
}

仅对其中一个子进程fp 有效。然后，不知何故，它变为 NULL，因此 gmp_fprintf 在其他子进程中引发错误。

请不要犹豫，询问您是否需要有关代码的更多详细信息。提前感谢您的帮助!

Answer 1

在代码存在的情况下，switch 的 default: 情况，在双嵌套的 for 循环中，包含 close (pipefd[1]);。显然，这只适用于内部循环的第一次迭代；此后，管道破裂。由于其父级关闭了文件描述符，后续子级无法获得操作管道。

解决方法是确保父级在创建所有子级之前不会关闭管道的写入端。