如何防止C/C++中的缓冲区溢出？

Question

我使用以下代码将标准输出重定向到管道，然后将所有数据从管道读取到缓冲区。我有两个问题：

第一个问题：当我发送一个大于管道的 BUFF_SIZE 的字符串（重定向后）时，程序停止响应（死锁或其他问题）。

第二个问题：当我尝试在将某些内容发送到标准输出之前从管道中读取数据时。我得到相同的响应，程序停止响应 - _read 命令卡住了...

问题是我不知道重定向后将发送到管道的数据量。

第一个问题，我不知道如何处理，我很乐意提供帮助。我通过一个简单的解决方法解决了第二个问题，在重定向之后我将空格字符打印到标准输出。但我猜这个解决方案不是正确的......

#include <fcntl.h>
#include <io.h>
#include <iostream>

#define READ 0
#define WRITE 1
#define BUFF_SIZE 5

using namespace std;

int main()
{

  int stdout_pipe[2];
  int saved_stdout;

  saved_stdout = _dup(_fileno(stdout));            // save stdout 

  if(_pipe(stdout_pipe,BUFF_SIZE, O_TEXT) != 0 )   // make a pipe
  {    
    exit(1);
  }

  fflush( stdout );

  if(_dup2(stdout_pipe[1], _fileno(stdout)) != 0 ) //redirect stdout to the pipe 
  { 
    exit(1);
  }

  ios::sync_with_stdio();    
  setvbuf( stdout, NULL, _IONBF, 0 );

  //anything sent to stdout goes now to the pipe
  //printf(" ");//workaround for the second problem

  printf("123456");//first problem

  char buffer[BUFF_SIZE] = {0};
  int nOutRead = 0;
  nOutRead = _read(stdout_pipe[READ], buffer, BUFF_SIZE); //second problem
  buffer[nOutRead] = '\0';

  // reconnect stdout

  if (_dup2(saved_stdout, _fileno(stdout)) != 0 ) 
  {        
         exit(1);
  }
  ios::sync_with_stdio();

  printf("buffer: %s\n", buffer);
  }

Answer 1

您的问题是您正在使用阻塞 I/O 调用，而管道的两端都连接到同一进程。如果您不知道会有多少数据，那么这只是等待发生的死锁情况。

printf 是一个阻塞调用，这意味着它不会返回，直到所有数据都写入输出设备（本例中为管道），或者发出写入错误信号（例如，管道的另一端是封闭的）。
_read 的工作原理类似。仅当它具有完整的数据缓冲区或知道已到达输入末尾（可以通过关闭管道的写入端来发出信号）时，它才返回。

解决这个问题的唯一方法是

• 使用非阻塞 I/O（如果您无权访问调用 printf 的代码，这是不可行的），或者
• 确保读取和写入发生在不同的进程或线程，或者
• 使用临时文件进行缓冲，而不是管道的缓冲区。

Answer 2

管道是单向的。 IE。您可以向管道 (x) 写入数据，也可以从中读取数据。

要模拟管道，请尝试以下操作（以下是 C，而不是 C++）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc)
{
    int pfds[2];

    pipe(pfds);

    if (!fork()) {
        close(1);       /* close stdout, check for errors */
        dup(pfds[1]);   /* make stdout same as pfds[1], dup reuses lowest fd */
        close(pfds[0]); /* not needed */
        execlp("ls", "ls", NULL); /* or write() in whatever way you want */
    } else {
        close(0);       /* close stdin, check for errors please! */
        dup(pfds[0]);   /* make stdin same as pfds[0] */
        close(pfds[1]); /* not needed on this end */
        execlp("wc", "wc", "-l", NULL); /* or read() */
    }

    return 0;
}

[编辑] 顺便说一句，您的代码不会溢出缓冲区。它与缓冲区溢出的唯一关系是您正在读入静态分配的数组...如果您 read() 超过 sizeof buffer 元素，那么您将运行陷入问题。

Answer 3

如果您不希望在这种情况下读取或写入被阻止，则必须使用非阻塞 I/O。