c 中的 forking、waitpid 问题

Question

由于某种原因，这段代码立即执行父母命令，终止我的信号量并搞乱我对其他程序的流量控制。谁能告诉我为什么 waitpid() 不起作用？

    //Create child processes
pid = fork();
if(pid < 0){
    fprintf(stderr, "Fork Failed.\n");
    exit(1);
    return;
}else if(pid==0){
        if(execl("/home/tropix/hw11-2","/home/tropix/hw11-2",semarg,pipe_to_p3,pipe_to_p4,(char*)0)){
            fprintf(stderr, "File Exexecution of hw11-2 failed.\n");
            exit(1);
        }
} else {
    pid = fork();
    if(pid < 0){
        fprintf(stderr, "Fork Failed.\n");
        exit(1);
        return;
    } else if(pid==0){
        if(execl("/home/tropix/hw11-3","/home/tropix/hw11-3",shmarg,semarg,pipe_from_p2,pipe_to_p5_1, (char*)0)){
            fprintf(stderr, "File Execution of hw11-3 failed.\n");
            exit(1);
        }
    } else {
        pid = fork();
        if(pid < 0){
            fprintf(stderr, "Fork Failed.\n");
            exit(1);
            return;
        } else if (pid == 0){
            if(execl("/home/tropix/hw11-4","/home/tropix/hw11-4",shmarg,semarg,pipe_from_p2_2,pipe_to_p5_2, (char*)0)){
                fprintf(stderr, "File Execution of hw11-4 failed.\n");
                exit(1);
            }
        } else {
            pid = fork();
            if(pid < 0){
                fprintf(stderr, "Fork Failed.\n");
                exit(1);
                return;
            } else if (pid == 0){
                if(execl("/home/tropix/hw11-5","/home/tropix/hw11-5",semarg,pipe_from_p3,pipe_from_p4,(char*)0)){
                    fprintf(stderr, "File Execution of hw11-5 failed.\n");
                    exit(1);
                }
            } else if (pid > 0) {
            }
        }

    }

    //Closing Pipes
    close(pipe1[1]);
    close(pipe2[1]);
    close(pipe3[1]);
    close(pipe4[1]);
    close(pipe1[0]);
    close(pipe2[0]);
    close(pipe3[0]);
    close(pipe4[0]);

    //Wait for child process completetion
    waitpid(pid,NULL,0);
    printf("Child Processes Complete.\n");

    //Terminate Semaphores
    semctl(sem_id,0,IPC_RMID);

    //Terminate Shared Memory Segement
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);



}

}

谢谢！

编辑：好的，我用：替换了 waitpid

while (pid = waitpid(-1, NULL, 0)) {
       if (errno == ECHILD) {
          break;
       }
    }

，这让我完成了部分工作。它不会立即执行家长控制，但现在似乎永远不会执行。至于你谈到的管道问题，程序1（这个）应该终止所有IPC元素，包括管道。如果有更好的方法，我很想听听。

谢谢@乔纳森

Answer 1

您只需等待一个进程完成，而不是等待所有进程完成。这可能是一个问题。使用 waitpid() 上的循环进行修复，直到返回“no more kids”。

代码的结构还有一些不足之处——它是一个嵌套 if 的兔子窝；恶心！

我担心在执行其他命令之前您没有关闭足够的管道。如果命令不依赖于检测管道上的 EOF，那么您可能没问题；否则，你将要等待很长时间。

您需要一个如下功能：

#include <stdarg.h>

static void err_exit(const char *format, ...)
{
    va_list args;
    va_start(args, format);
    vfprintf(stderr, format, args);
    va_end(args);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

这可以简化您的错误处理。如果您愿意，您还可以执行一些操作，例如自动添加即将终止的 PID 或触发退出的错误。

我们还可以创建一个函数来运行另一个命令：

static pid_t run_command(const char *cmd, const char *shmarg, const char *semarg,
                         const char *fdarg1, const char *fdarg2)
{
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
        err_exit("Failed to fork\n");
    else if (pid == 0)
    {
        execl(cmd, cmd, shmarg, semarg, fdarg1, fdarg2, (char *)0);
        err_exit("Failed to exec %s\n", cmd);
    }
    return pid;
}

有了这些命令，我​​们就可以将代码简化为这样...

// Create child processes
pid_t pid1 = run_command("/home/tropix/hw11-2", semarg, pipe_to_p3,   pipe_to_p4);
pid_t pid2 = run_command("/home/tropix/hw11-3", shmarg, semarg, pipe_from_p2,   pipe_to_p5_1);
pid_t pid3 = run_command("/home/tropix/hw11-4", shmarg, semarg, pipe_from_p2_2, pipe_to_p5_2);
pid_t pid4 = run_command("/home/tropix/hw11-5", semarg, pipe_from_p3, pipe_from_p4);

嗯...其中一些具有 shmarg ，而有些则没有- 这种不一致是有意的还是偶然的？我们假设是故意的，所以我们需要两个版本的“run_command()”：

static pid_t run_cmd4(const char *cmd, const char *shmarg, const char *semarg,
                         const char *fdarg1, const char *fdarg2)
{
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
        err_exit("Failed to fork\n");
    else if (pid == 0)
    {
        execl(cmd, cmd, shmarg, semarg, fdarg1, fdarg2, (char *)0);
        err_exit("Failed to exec %s\n", cmd);
    }
    return pid;
}

static pid_t run_cmd3(const char *cmd, const char *semarg,
                         const char *fdarg1, const char *fdarg2)
{
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
        err_exit("Failed to fork\n");
    else if (pid == 0)
    {
        execl(cmd, cmd, semarg, fdarg1, fdarg2, (char *)0);
        err_exit("Failed to exec %s\n", cmd);
    }
    return pid;
}

然后：

// Create child processes
pid_t pid1 = run_cmd3("/home/tropix/hw11-2", semarg, pipe_to_p3,   pipe_to_p4);
pid_t pid2 = run_cmd4("/home/tropix/hw11-3", shmarg, semarg, pipe_from_p2,   pipe_to_p5_1);
pid_t pid3 = run_cmd4("/home/tropix/hw11-4", shmarg, semarg, pipe_from_p2_2, pipe_to_p5_2);
pid_t pid4 = run_cmd3("/home/tropix/hw11-5", semarg, pipe_from_p3, pipe_from_p4);

如果这是我的代码，变量的名称会更统一 - 并且可能在数组中：

// Create child processes
pid_t pid1 = run_cmd3("/home/tropix/hw11-2",         semarg, pipearg[0], pipearg[1]);
pid_t pid2 = run_cmd4("/home/tropix/hw11-3", shmarg, semarg, pipearg[2], pipearg[3]);
pid_t pid3 = run_cmd4("/home/tropix/hw11-4", shmarg, semarg, pipearg[4], pipearg[5]);
pid_t pid4 = run_cmd3("/home/tropix/hw11-5",         semarg, pipearg[6], pipearg[7]);

然后，最后，你就有了代码：

// Closing Pipes
close(pipe1[1]);
close(pipe2[1]);
close(pipe3[1]);
close(pipe4[1]);
close(pipe1[0]);
close(pipe2[0]);
close(pipe3[0]);
close(pipe4[0]);

//Wait for child process completion
while (waitpid(0, NULL, 0) != 0)
    ;

printf("Child Processes Complete.\n");

// Remove Semaphores and Shared Memory
semctl(sem_id,0,IPC_RMID);
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

---

我非常怀疑 run_cmdX() 函数还需要关闭大量管道选择 - 至少管道的每个描述符不用于与其子进程通信。

干净地组织起来比较困难——但可以小心地完成。我可能会在单个数组中创建管道：

if (pipe(&pipes[0]) != 0 || pipe(&pipes[2]) != 0 ||
    pipe(&pipes[4]) != 0 || pipe(&pipes[6]) != 0)
    err_exit("Failed to create a pipe\n");

然后创建一个函数：

void pipe_closer(int *pipes, int close_mask)
{
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
         if ((mask & (1 << i)) != 0)
             close(pipes[i]);
    }
}

然后可以调用它来关闭不需要的管道：

pipe_closer(pipes, 0xFF);   // Close them all - main()
pipe_closer(pipes, 0xFC);   // All except 0, 1
pipe_closer(pipes, 0xF3);   // All except 2, 3
pipe_closer(pipes, 0xCF);   // All except 4, 5
pipe_closer(pipes, 0x3F);   // All except 6, 7

您只需安排每个 传递正确的掩码run_cmdN() 函数，以及要进行的正确调用。如果 Pipes 数组不是全局的，则也需要传递该数组。我还会研究如何对数据进行整齐编码，以便对 run_cmdN() 的调用尽可能规则和对称。

---

克尼根和Plauger 的“编程风格的要素”（第 2 版，1978 年；很难找到，我怀疑）包含许多精彩的引言。直接相关的是（加粗强调，原文斜体）：

• [T]子例程调用允许我们总结参数列表中的不规则，这样我们就可以快速了解发生了什么。
• 子例程本身总结了代码的规律，因此不需要使用重复的模式。

这可以被视为 DRY（不要重复自己）编程原则的一部分。 err_exit() 函数调用封装了三行或四行代码 - 打印和退出加上大括号，具体取决于您首选的布局。 run_command() 函数是 DRY 的一个主要例子。提议的 pipe_closer() 是另一个。