Ce code à plusieurs tuyaux en C a-t-il un sens ?
https://stackoverflow.com/questions/948221
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J'ai créé un question à ce sujet dans quelques jours.Ma solution va dans le sens de ce qui a été suggéré dans la réponse acceptée.Cependant, un de mes amis a proposé la solution suivante :
Veuillez noter que le code a été mis à jour plusieurs fois (vérifiez les révisions d'édition) pour refléter les suggestions dans les réponses ci-dessous.Si vous avez l'intention de donner une nouvelle réponse, veuillez le faire en gardant à l'esprit ce nouveau code et non l'ancien qui présentait de nombreux problèmes.
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[]){
int fd[2], i, aux, std0, std1;
do {
std0 = dup(0); // backup stdin
std1 = dup(1); // backup stdout
// let's pretend I'm reading commands here in a shell prompt
READ_COMMAND_FROM_PROMPT();
for(i=1; i<argc; i++) {
// do we have a previous command?
if(i > 1) {
dup2(aux, 0);
close(aux);
}
// do we have a next command?
if(i < argc-1) {
pipe(fd);
aux = fd[0];
dup2(fd[1], 1);
close(fd[1]);
}
// last command? restore stdout...
if(i == argc-1) {
dup2(std1, 1);
close(std1);
}
if(!fork()) {
// if not last command, close all pipe ends
// (the child doesn't use them)
if(i < argc-1) {
close(std0);
close(std1);
close(fd[0]);
}
execlp(argv[i], argv[i], NULL);
exit(0);
}
}
// restore stdin to be able to keep using the shell
dup2(std0, 0);
close(std0);
}
return 0;
}
Cela simule une série de commandes via des tuyaux comme dans bash, par exemple :CMD1 | CMD2 | ...| cmd_n.Je dis "simuler", car, comme vous pouvez le constater, les commandes sont en fait lues à partir des arguments.Juste pour gagner du temps à coder une simple invite shell...
Bien sûr, il y a quelques problèmes à résoudre et à ajouter, comme la gestion des erreurs, mais ce n'est pas le sujet ici.Je pense que je comprends un peu le code, mais cela me rend encore beaucoup confus quant à la manière dont tout cela fonctionne.
Est-ce que j'ai raté quelque chose ou cela fonctionne vraiment et c'est une solution claire et propre pour résoudre le problème ?Sinon, quelqu'un peut-il m'indiquer les problèmes cruciaux que pose ce code ?
La solution
Cela semble raisonnable, même s'il faut vraiment réparer les fuites std et aux aux enfants et après la boucle, et l'original du parent stdin est perdu à jamais.
Ce serait probablement mieux avec de la couleur...
./a.out foo bar baz <stdin >stdout
std = dup(stdout) || |+==========================std
|| || ||
pipe(fd) || || pipe1[0] -- pipe0[1] ||
|| || || || ||
aux = fd[0] || || aux || ||
|| XX || || ||
|| /-------++----------+| ||
dup2(fd[1], 1) || // || || ||
|| || || || ||
close(fd[1]) || || || XX ||
|| || || ||
fork+exec(foo) || || || ||
XX || || ||
/-----++-------+| ||
dup2(aux, 0) // || || ||
|| || || ||
close(aux) || || XX ||
|| || ||
pipe(fd) || || pipe2[0] -- pipe2[1] ||
|| || || || ||
aux = fd[0] || || aux || ||
|| XX || || ||
|| /-------++----------+| ||
dup2(fd[1], 1) || // || || ||
|| || || || ||
close(fd[1]) || || || XX ||
|| || || ||
fork+exec(bar) || || || ||
XX || || ||
/-----++-------+| ||
dup2(aux, 0) // || || ||
|| || || ||
close(aux) || || XX ||
|| || ||
pipe(fd) || || pipe3[0] -- pipe3[1] ||
|| || || || ||
aux = fd[0] || || aux || ||
|| XX || || ||
|| /-------++----------+| ||
dup2(fd[1], 1) || // || || ||
|| || || || ||
close(fd[1]) || || || XX ||
|| XX || ||
|| /-------++-----------------+|
dup2(std, 1) || // || ||
|| || || ||
fork+exec(baz) || || || ||
fooobtientstdin=stdin,stdout=pipe1[1]barobtientstdin=pipe1[0],stdout=pipe2[1]bazobtientstdin=pipe2[0],stdout=stdout
Ma suggestion est différente en ce sens qu'elle évite de mutiler le comportement des parents. stdin et stdout, en les manipulant uniquement au sein de l'enfant, et ne divulgue jamais de FD.C'est cependant un peu plus difficile à schématiser.
for cmd in cmds
if there is a next cmd
pipe(new_fds)
fork
if child
if there is a previous cmd
dup2(old_fds[0], 0)
close(old_fds[0])
close(old_fds[1])
if there is a next cmd
close(new_fds[0])
dup2(new_fds[1], 1)
close(new_fds[1])
exec cmd || die
else
if there is a previous cmd
close(old_fds[0])
close(old_fds[1])
if there is a next cmd
old_fds = new_fds
parent
cmds = [foo, bar, baz]
fds = {0: stdin, 1: stdout}
cmd = cmds[0] {
there is a next cmd {
pipe(new_fds)
new_fds = {3, 4}
fds = {0: stdin, 1: stdout, 3: pipe1[0], 4: pipe1[1]}
}
fork => child
there is a next cmd {
close(new_fds[0])
fds = {0: stdin, 1: stdout, 4: pipe1[1]}
dup2(new_fds[1], 1)
fds = {0: stdin, 1: pipe1[1], 4: pipe1[1]}
close(new_fds[1])
fds = {0: stdin, 1: pipe1[1]}
}
exec(cmd)
there is a next cmd {
old_fds = new_fds
old_fds = {3, 4}
}
}
cmd = cmds[1] {
there is a next cmd {
pipe(new_fds)
new_fds = {5, 6}
fds = {0: stdin, 1: stdout, 3: pipe1[0], 4: pipe1[1],
5: pipe2[0], 6: pipe2[1]}
}
fork => child
there is a previous cmd {
dup2(old_fds[0], 0)
fds = {0: pipe1[0], 1: stdout,
3: pipe1[0], 4: pipe1[1],
5: pipe2[0], 6: pipe2[1]}
close(old_fds[0])
fds = {0: pipe1[0], 1: stdout,
4: pipe1[1],
5: pipe2[0] 6: pipe2[1]}
close(old_fds[1])
fds = {0: pipe1[0], 1: stdout,
5: pipe2[0], 6: pipe2[1]}
}
there is a next cmd {
close(new_fds[0])
fds = {0: pipe1[0], 1: stdout, 6: pipe2[1]}
dup2(new_fds[1], 1)
fds = {0: pipe1[0], 1: pipe2[1], 6: pipe2[1]}
close(new_fds[1])
fds = {0: pipe1[0], 1: pipe1[1]}
}
exec(cmd)
there is a previous cmd {
close(old_fds[0])
fds = {0: stdin, 1: stdout, 4: pipe1[1],
5: pipe2[0], 6: pipe2[1]}
close(old_fds[1])
fds = {0: stdin, 1: stdout, 5: pipe2[0], 6: pipe2[1]}
}
there is a next cmd {
old_fds = new_fds
old_fds = {3, 4}
}
}
cmd = cmds[2] {
fork => child
there is a previous cmd {
dup2(old_fds[0], 0)
fds = {0: pipe2[0], 1: stdout,
5: pipe2[0], 6: pipe2[1]}
close(old_fds[0])
fds = {0: pipe2[0], 1: stdout,
6: pipe2[1]}
close(old_fds[1])
fds = {0: pipe2[0], 1: stdout}
}
exec(cmd)
there is a previous cmd {
close(old_fds[0])
fds = {0: stdin, 1: stdout, 6: pipe2[1]}
close(old_fds[1])
fds = {0: stdin, 1: stdout}
}
}
Modifier
Votre code mis à jour corrige les fuites FD précédentes… mais en ajoute une :tu fuis maintenant std0 Aux enfants.Comme le dit Jon, ce n'est probablement pas dangereux pour la plupart des programmes...mais vous devriez quand même écrire un shell qui se comporte mieux que celui-ci.
Même si c'est temporaire, je vous déconseille fortement de modifier le standard in/out/err (0/1/2) de votre propre shell, en ne le faisant que dans l'enfant juste avant l'exécution.Pourquoi?Supposons que vous en ajoutiez printf débogage au milieu, ou vous devez renflouer en raison d'une condition d'erreur.Vous aurez des ennuis si vous ne nettoyez pas d'abord vos descripteurs de fichiers standard foirés.S'il vous plaît, pour le plaisir d'avoir des choses fonctionner comme prévu, même dans des scénarios inattendus, ne les manipulez pas jusqu'à ce que vous en ayez besoin.
Modifier
Comme je l'ai mentionné dans d'autres commentaires, le diviser en parties plus petites le rend beaucoup plus facile à comprendre.Cette petite aide devrait être facilement compréhensible et sans bug :
/* cmd, argv: passed to exec
* fd_in, fd_out: when not -1, replaces stdin and stdout
* return: pid of fork+exec child
*/
int fork_and_exec_with_fds(char *cmd, char **argv, int fd_in, int fd_out) {
pid_t child = fork();
if (fork)
return child;
if (fd_in != -1 && fd_in != 0) {
dup2(fd_in, 0);
close(fd_in);
}
if (fd_out != -1 && fd_in != 1) {
dup2(fd_out, 1);
close(fd_out);
}
execvp(cmd, argv);
exit(-1);
}
Tout comme ceci :
void run_pipeline(int num, char *cmds[], char **argvs[], int pids[]) {
/* initially, don't change stdin */
int fd_in = -1, fd_out;
int i;
for (i = 0; i < num; i++) {
int fd_pipe[2];
/* if there is a next command, set up a pipe for stdout */
if (i + 1 < num) {
pipe(fd_pipe);
fd_out = fd_pipe[1];
}
/* otherwise, don't change stdout */
else
fd_out = -1;
/* run child with given stdin/stdout */
pids[i] = fork_and_exec_with_fds(cmds[i], argvs[i], fd_in, fd_out);
/* nobody else needs to use these fds anymore
* safe because close(-1) does nothing */
close(fd_in);
close(fd_out);
/* set up stdin for next command */
fd_in = fd_pipe[0];
}
}
Tu peux voir Frapperc'est execute_cmd.c#execute_disk_command être appelé de execute_cmd.c#execute_pipeline, xshc'est process.c#process_run être appelé de jobs.c#job_run, et même chacun d'entre eux OccupéBoxc'est divers petit et minimal coquilles les divise.
Autres conseils
Le principal problème est que vous créez un tas de tuyaux et ne vous assurez pas que toutes les extrémités sont correctement fermées.Si vous créez un canal, vous obtenez deux descripteurs de fichiers ;si vous forkez, vous avez quatre descripteurs de fichiers.Si tu dup() ou dup2() une extrémité du tube à un descripteur standard, vous devez fermer les deux extrémités du tube - au moins une des fermetures doit avoir lieu après l'opération dup() ou dup2().
Considérez les descripteurs de fichiers disponibles pour la première commande (en supposant qu'il y en ait au moins deux - quelque chose qui devrait être géré en général (non pipe() ou redirection E/S nécessaire avec une seule commande), mais je reconnais que la gestion des erreurs est éliminée pour garder le code adapté à SO) :
std=dup(1); // Likely: std = 3
pipe(fd); // Likely: fd[0] = 4, fd[1] = 5
aux = fd[0];
dup2(fd[1], 1);
close(fd[1]); // Closes 5
if (fork() == 0) {
// Need to close: fd[0] aka aux = 4
// Need to close: std = 3
close(fd[0]);
close(std);
execlp(argv[i], argv[i], NULL);
exit(1);
}
Notez que parce que fd[0] n'est pas fermé chez l'enfant, l'enfant n'obtiendra jamais EOF sur son entrée standard ;c'est généralement problématique.La non-fermeture de std est moins critique.
Revue du code modifié (au 2009-06-03T20:52-07:00)...
Supposons que le processus démarre avec les descripteurs de fichiers 0, 1, 2 (entrée standard, sortie, erreur) ouverts uniquement.Supposons également que nous ayons exactement 3 commandes à traiter.Comme auparavant, ce code écrit la boucle avec des annotations.
std0 = dup(0); // backup stdin - 3
std1 = dup(1); // backup stdout - 4
// Iteration 1 (i == 1)
// We have another command
pipe(fd); // fd[0] = 5; fd[1] = 6
aux = fd[0]; // aux = 5
dup2(fd[1], 1);
close(fd[1]); // 6 closed
// Not last command
if (fork() == 0) {
// Not last command
close(std1); // 4 closed
close(fd[0]); // 5 closed
// Minor problemette: 3 still open
execlp(argv[i], argv[i], NULL);
}
// Parent has open 3, 4, 5 - no problem
// Iteration 2 (i == 2)
// There was a previous command
dup2(aux, 0); // stdin now on read end of pipe
close(aux); // 5 closed
// We have another command
pipe(fd); // fd[0] = 5; fd[1] = 6
aux = fd[0];
dup2(fd[1], 1);
close(fd[1]); // 6 closed
// Not last command
if (fork() == 0) {
// Not last command
close(std1); // 4 closed
close(fd[0]); // 5 closed
// As before, 3 is still open - not a major problem
execlp(argv[i], argv[i], NULL);
}
// Parent has open 3, 4, 5 - no problem
// Iteration 3 (i == 3)
// We have a previous command
dup2(aux, 0); // stdin is now read end of pipe
close(aux); // 5 closed
// No more commands
// Last command - restore stdout...
dup2(std1, 1); // stdin is back where it started
close(std1); // 4 closed
if (fork() == 0) {
// Last command
// 3 still open
execlp(argv[i], argv[i], NULL);
}
// Parent has closed 4 when it should not have done so!!!
// End of loop
// restore stdin to be able to keep using the shell
dup2(std0, 0);
// 3 still open - as desired
Ainsi, tous les enfants ont l’entrée standard d’origine connectée en tant que descripteur de fichier 3.Ce n’est pas idéal, même si ce n’est pas terriblement traumatisant ;J'ai du mal à trouver une circonstance où cela aurait de l'importance.
La fermeture du descripteur de fichier 4 dans le parent est une erreur - la prochaine itération de "lire une commande et la traiter ne fonctionnera pas car std1 n'est pas initialisé à l'intérieur de la boucle.
En général, cela est proche de l’exactitude, mais pas tout à fait exact.
Cela donnera des résultats, certains inattendus.C'est loin d'être une bonne solution :Il perturbe les descripteurs standard du processus parent, ne récupère pas l'entrée standard, les descripteurs fuient vers les enfants, etc.
Si vous pensez de manière récursive, cela peut être plus facile à comprendre.Vous trouverez ci-dessous une solution correcte, sans vérification des erreurs.Considérez un type de liste chaînée command, avec son next pointeur et un argv tableau.
void run_pipeline(command *cmd, int input) {
int pfds[2] = { -1, -1 };
if (cmd->next != NULL) {
pipe(pfds);
}
if (fork() == 0) { /* child */
if (input != -1) {
dup2(input, STDIN_FILENO);
close(input);
}
if (pfds[1] != -1) {
dup2(pfds[1], STDOUT_FILENO);
close(pfds[1]);
}
if (pfds[0] != -1) {
close(pfds[0]);
}
execvp(cmd->argv[0], cmd->argv);
exit(1);
}
else { /* parent */
if (input != -1) {
close(input);
}
if (pfds[1] != -1) {
close(pfds[1]);
}
if (cmd->next != NULL) {
run_pipeline(cmd->next, pfds[0]);
}
}
}
Appelez-le avec la première commande de la liste chaînée, et input = -1.Il fait le reste.
Tant dans cette question que dans une autre (comme lié dans le premier post), éphémère m'a suggéré une solution au problème sans jouer avec les descripteurs de fichiers parents, comme le démontre une solution possible à cette question.
Je n'ai pas compris sa solution, j'ai essayé et essayé de comprendre mais je n'arrive pas à la comprendre.J'ai aussi essayé de le coder sans comprendre mais ça n'a pas fonctionné.Probablement parce que je n'ai pas réussi à le comprendre correctement et que je n'ai pas pu le coder comme il aurait dû l'être.
Quoi qu'il en soit, j'ai essayé de trouver ma propre solution en utilisant certaines des choses que j'ai comprises du pseudo-code et j'ai trouvé ceci :
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
#include <string.h>
#include <readline/readline.h>
#include <readline/history.h>
#define NUMPIPES 5
#define NUMARGS 10
int main(int argc, char *argv[]) {
char *bBuffer, *sPtr, *aPtr = NULL, *pipeComms[NUMPIPES], *cmdArgs[NUMARGS];
int aPipe[2], bPipe[2], pCount, aCount, i, status;
pid_t pid;
using_history();
while(1) {
bBuffer = readline("\e[1;31mShell \e[1;32m# \e[0m");
if(!strcasecmp(bBuffer, "exit")) {
return 0;
}
if(strlen(bBuffer) > 0) {
add_history(bBuffer);
}
sPtr = bBuffer;
pCount =0;
do {
aPtr = strsep(&sPtr, "|");
if(aPtr != NULL) {
if(strlen(aPtr) > 0) {
pipeComms[pCount++] = aPtr;
}
}
} while(aPtr);
cmdArgs[pCount] = NULL;
for(i = 0; i < pCount; i++) {
aCount = 0;
do {
aPtr = strsep(&pipeComms[i], " ");
if(aPtr != NULL) {
if(strlen(aPtr) > 0) {
cmdArgs[aCount++] = aPtr;
}
}
} while(aPtr);
cmdArgs[aCount] = NULL;
// Do we have a next command?
if(i < pCount-1) {
// Is this the first, third, fifth, etc... command?
if(i%2 == 0) {
pipe(aPipe);
}
// Is this the second, fourth, sixth, etc... command?
if(i%2 == 1) {
pipe(bPipe);
}
}
pid = fork();
if(pid == 0) {
// Is this the first, third, fifth, etc... command?
if(i%2 == 0) {
// Do we have a previous command?
if(i > 0) {
close(bPipe[1]);
dup2(bPipe[0], STDIN_FILENO);
close(bPipe[0]);
}
// Do we have a next command?
if(i < pCount-1) {
close(aPipe[0]);
dup2(aPipe[1], STDOUT_FILENO);
close(aPipe[1]);
}
}
// Is this the second, fourth, sixth, etc... command?
if(i%2 == 1) {
// Do we have a previous command?
if(i > 0) {
close(aPipe[1]);
dup2(aPipe[0], STDIN_FILENO);
close(aPipe[0]);
}
// Do we have a next command?
if(i < pCount-1) {
close(bPipe[0]);
dup2(bPipe[1], STDOUT_FILENO);
close(bPipe[1]);
}
}
execvp(cmdArgs[0], cmdArgs);
exit(1);
} else {
// Do we have a previous command?
if(i > 0) {
// Is this the first, third, fifth, etc... command?
if(i%2 == 0) {
close(bPipe[0]);
close(bPipe[1]);
}
// Is this the second, fourth, sixth, etc... command?
if(i%2 == 1) {
close(aPipe[0]);
close(aPipe[1]);
}
}
// wait for the last command? all others will run in the background
if(i == pCount-1) {
waitpid(pid, &status, 0);
}
// I know they will be left as zombies in the table
// Not relevant for this...
}
}
}
return 0;
}
Ce n’est peut-être pas la solution la meilleure ni la plus propre, mais c’est quelque chose que je pouvais proposer et, plus important encore, quelque chose que je peux comprendre.A quoi ça sert d'avoir quelque chose qui fonctionne que je ne comprends pas et ensuite je suis évalué par mon professeur et je ne peux pas lui expliquer ce que fait le code ?
Quoi qu'il en soit, que pensez-vous de celui-ci ?
Ceci est mon code "final" avec éphémère suggestions:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
#include <string.h>
#include <readline/readline.h>
#include <readline/history.h>
#define NUMPIPES 5
#define NUMARGS 10
int main(int argc, char *argv[]) {
char *bBuffer, *sPtr, *aPtr = NULL, *pipeComms[NUMPIPES], *cmdArgs[NUMARGS];
int newPipe[2], oldPipe[2], pCount, aCount, i, status;
pid_t pid;
using_history();
while(1) {
bBuffer = readline("\e[1;31mShell \e[1;32m# \e[0m");
if(!strcasecmp(bBuffer, "exit")) {
return 0;
}
if(strlen(bBuffer) > 0) {
add_history(bBuffer);
}
sPtr = bBuffer;
pCount = -1;
do {
aPtr = strsep(&sPtr, "|");
if(aPtr != NULL) {
if(strlen(aPtr) > 0) {
pipeComms[++pCount] = aPtr;
}
}
} while(aPtr);
cmdArgs[++pCount] = NULL;
for(i = 0; i < pCount; i++) {
aCount = -1;
do {
aPtr = strsep(&pipeComms[i], " ");
if(aPtr != NULL) {
if(strlen(aPtr) > 0) {
cmdArgs[++aCount] = aPtr;
}
}
} while(aPtr);
cmdArgs[++aCount] = NULL;
// do we have a next command?
if(i < pCount-1) {
pipe(newPipe);
}
pid = fork();
if(pid == 0) {
// do we have a previous command?
if(i > 0) {
close(oldPipe[1]);
dup2(oldPipe[0], 0);
close(oldPipe[0]);
}
// do we have a next command?
if(i < pCount-1) {
close(newPipe[0]);
dup2(newPipe[1], 1);
close(newPipe[1]);
}
// execute command...
execvp(cmdArgs[0], cmdArgs);
exit(1);
} else {
// do we have a previous command?
if(i > 0) {
close(oldPipe[0]);
close(oldPipe[1]);
}
// do we have a next command?
if(i < pCount-1) {
oldPipe[0] = newPipe[0];
oldPipe[1] = newPipe[1];
}
// wait for last command process?
if(i == pCount-1) {
waitpid(pid, &status, 0);
}
}
}
}
return 0;
}
C'est bon maintenant?
