关闭管道 fd 时发生死锁

Question

我正在将一些 Unix 代码移植到 Windows，它将 stderr 和 stdout 重定向到我创建的管道，并且有一个线程从该管道读取数据，然后将输出发送到调试控制台。这在 Unix 上工作得很好，但我无法在 Windows 上工作。当管道的读取端关闭时，就会出现问题。它不是将 EOF 写入管道（这会导致线程退出），而是死锁。为什么？

一种解决方法是跳过关闭调用，这让我有点担心，但由于我的过程是短暂的，也许这没什么大不了的？

这是说明问题的示例代码...我正在使用 VS 2010：

#include <cstdio>
#include <tchar.h>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <fcntl.h> 
#include <Windows.h>
#include <io.h>
#define posix_open _open
#define posix_read _read
#define posix_write _write
#define posix_pipe( fds ) _pipe( fds, 8096, _O_BINARY)
#define posix_close _close
#define posix_dup _dup
#define posix_dup2 _dup2
#define posix_fileno _fileno

using namespace std;

static const int PIPE_READ  = 0;
static const int PIPE_WRITE = 1;

DWORD __stdcall PipeReaderFunc(void* readFd)  
{  
    int pipeFd = *((int*)readFd);
    vector< char > buffer(8096);
    while( posix_read(pipeFd, &buffer[0], buffer.size() ) != 0 )
    {
        OutputDebugString( &buffer[0] );
    }
    return 0;
} 

void test() 
{
    int pipefd[2] = {-1,-1};
    if( posix_pipe( pipefd ) < 0 )
    { throw std::exception( "Failed to initialize pipe." );}

    int stdoutOrig = posix_dup( _fileno(stdout) );
    int stderrOrig = posix_dup( _fileno(stderr) );
    if( -1 == posix_dup2( pipefd[PIPE_WRITE], posix_fileno(stdout) ) ) // closes stdout
    {throw exception( "Failed to dup stdout fd." );}

    if( -1 == posix_dup2( pipefd[PIPE_WRITE], posix_fileno(stderr) ) ) // closes stderr
    {throw exception( "Failed to dup stderr fd." );}

    HANDLE hThread = CreateThread( NULL, 0, PipeReaderFunc, &pipefd[PIPE_READ], 0, NULL); 
    if( NULL == hThread )
    {throw exception("Failed to create thread");}

    cout << "This should go to the debug console" << endl;
    Sleep(1000); // Give time for the thread to read from the pipe

    posix_close( stdoutOrig ); 
    posix_close( stderrOrig ); 
    posix_close( pipefd[PIPE_WRITE] );

    // Deadlock occurs on this line
    posix_close( pipefd[PIPE_READ] );

    // This is commented out because it has no effect right now.
    //WaitForSingleObject( hThread, INFINITE );
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    try 
    { test(); } 
    catch( exception& ex ) 
    { cerr << ex.what() << endl; }
    return 0;
}

感谢您提供有关如何解决此问题的任何想法！

Answer 1

当 _close 在被阻塞时调用时，Windows 上的 _read 实现可能会返回 -1。如果在 _close 完成后调用它，则根据文档，它应该返回 -1。因此，看起来您的线程会卡在主循环中，因为它仅在返回值为零时终止。也许您应该将循环条件从 != 0 更改为 > 0 并尝试一下。

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编辑：

我正在查看文档的错误部分。根据文档，当指向它的所有描述符都关闭时，管道的句柄也将关闭。我认为您想实现这一点，但犯了一个小错误。如果将： 替换

posix_close( stdoutOrig ); 
posix_close( stderrOrig ); 

为，

posix_close( posix_fileno(stdout) );
posix_close( posix_fileno(stderr) );

程序将正确执行并终止。这是因为有两个 fd 指向读取器句柄，而您只关闭了一个。于是线程就愉快地被阻塞了，等待更多的数据。当您还关闭 dup ed 句柄时，read 返回零（正如您所指出的），并且线程终止。

Answer 2

如果您在 Unix 上使用 fork() 和 exec*() 系列函数之一，而不是在 Windows 上使用 CreateThread()，则子进程将在执行 dup2() 操作之后和执行 exec 之前关闭管道的读写端。父进程将关闭它不打算使用的管道的一端。 （通常）这是必要的，以确保没有杂散的打开文件描述符引用管道。如果管道中有杂散的开放写入端，则管道上的读取器将永远不会收到 EOF。如果管道中有一个杂散的开放读端，则写入器可能会阻塞（死锁），等待读取器读取数据 - 即使该读取器与正在进行写入的进程是同一进程。

以此类推，您应该确保线程仅需要打开管道的末端，并应关闭所有其他部分。