C 中的多管道

Question

我正在尝试用 C 实现多个管道， 解决方案应该是 for:

cmd1 | cmd2 | cmd3

和 for:

        |--- cmd2

cmd1    |--- cmd3

        |--- cmd4

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

int main(int argc, char *argv[]) {

char* args1[] = { "ls", NULL, NULL };
char* args2[] = { "ls", "-l", NULL };
char* args3[] = { "sort", NULL, NULL };
char* args4[] = { "wc", "-l", NULL };

int rc1 = execute_cmd(args1, 0);
//printf("rc1 = %d\n", rc1);

int rc2 = execute_cmd(args2, rc1);
//printf("rc2 = %d\n", rc2);

int rc3 = execute_cmd(args3, rc1);
//printf("rc3 = %d\n", rc3);

int rc4 = execute_cmd(args4, rc1);
//printf("rc4 = %d\n", rc4);

int buffer[1024];
int len = 0;

if (rc2) {
    while ((len = read(rc2, buffer, sizeof(buffer))) > 0) {
        write(STDERR_FILENO, "rc2\n", 4);
        write(STDERR_FILENO, &buffer, len);
    }
} else {
    printf(stderr, "ERROR\n");
}

if (rc3) {
    while ((len = read(rc3, buffer, sizeof(buffer))) > 0) {
        write(STDERR_FILENO, "rc3\n", 4);
        write(STDERR_FILENO, &buffer, len);
    }
} else {
    printf(stderr, "ERROR\n");
}

if (rc4) {
    while ((len = read(rc4, buffer, sizeof(buffer))) > 0) {
        write(STDERR_FILENO, "rc4\n", 4);
        write(STDERR_FILENO, &buffer, len);
    }
} else {
    printf(stderr, "ERROR\n");
}

return 0;
}

int execute_cmd(char** args, int fd_in) {

int pipefd[2];
pipe(pipefd);

if (fork() == 0) {
    close(pipefd[0]);

    dup2(pipefd[1], STDOUT_FILENO);
    dup2(pipefd[1], STDERR_FILENO);

    close(pipefd[1]);

    if (fd_in) {
        dup2(fd_in, 0);
    }

    execvp(*args, args);
    printf("failed to execute %s %s", *args, *args[0]);
} else {
    close(pipefd[1]);

    return pipefd[0];

}
}

程序的输出是不确定的，一旦我看到正确的结果，一旦我看到不同的结果。看起来 dup2 没有按我的预期运行，如果我多次 dup2 并且对于从结果文件描述符读取的每个文件描述符 - 看起来它对复制的文件描述符有影响？

如果它像我在设计中提到的那样工作，我需要对两者使用哪个系统调用？

Answer 1

是的，dup 和 dup2 创建相同管道的完全等效的句柄。如果多个进程（或线程）同时尝试使用重复/分叉描述符从管道中读取数据，则它们中的“随机”将首先获取数据，但写入管道的每个字节仅传递一次。

如果要将数据复制到多个不同的读取器，则必须显式编程 - 分叉一个子进程（或生成一个线程）以从一个传入管道读取一些数据，然后将其写入所有传出管道，然后继续循环直到到达 EOF。

Answer 2

对同一管道有多个句柄/引用会导致很多同步问题等。

例如，如果有 2 个子进程，其中一个发送“Hello\n”，然后发送“World\n”，另一个发送“Foo\n” " 然后 " 酒吧\n";那么你最终可能会得到“Hello\n World\n Foo\n Bar\n”或“Hello\n Foo\n World\n Bar”或“Foo\n Hello\n Bar\n World”等。输出最终是无序的（这会非常令人困惑）。

解决方案是使用不同的管道。

基本上，当主程序分叉时，它应该创建新的管道，这些管道将成为子进程的 STDOUT 和 STDERR。然后主程序将需要从所有新管道的末端读取并（可能）缓冲信息，以便主进程可以按特定顺序将子进程中的数据发送到其自己的 STDOUT/STDERR - 例如所有第一个子级的输出，然后是第二个子级的所有输出，然后是下一个子级的所有输出，等等。

主程序还可以添加额外的信息并进行一些格式化，以使其更清楚地了解正在发生的情况。对于上面的示例，您最终可能会得到：

Process A (exit status = 0, OK):
    Hello
    World
Process B (exit status = 1, Failed):
    Foo
    Bar

而不仅仅是：

 Hello
 World
 Foo
 Bar

对于输入（STDIN），我不知道您希望它如何工作。如果没有子进程需要 STDIN（最简单且最有可能的情况），那么您可以忽略它。如果每个子进程需要获取自己的主进程 STDIN 副本，那么您需要为每个子进程创建新管道以用作其 STDIN。

另一种选择是有一个“当前选择的子项”，这可能会变得更加复杂（特别是如果最终用户需要能够看到所选子项的输出，因为这意味着实现某种方式在“当前正在显示的”子项之间切换 - 例如，当用户选择不同的子项时，清除屏幕并显示该子项的待办事项）。