管道用于多个过程

Question

目前正在做一些功课，并且很难过。 目标是生成100,000个数字并将它们全部加在一起，方法是将工作分成10个进程（每个10,000个数字）

我想我已经想出了如何分叉进程（希望如此），但是使用Pipe（）来传递每个子进程的小计不起作用...下面的程序为每个子进程返回44901，为运行总计返回449010。

我正在努力奋斗，但我觉得这很简单，我应该能够理解。

main()
{
    int i;
    pid_t pid;
    int status = 0;
    int fd[2];
    int runningTotal = 0;
    pipe(fd);

    int t;
    int r;

    for (i = 0; i < 10; i++) {
        pid = fork();
        if (pid == 0){
            close(fd[0]);
            t = ChildProcess();
            write(fd[1], &t, sizeof(t));
            exit(0);
        }
        close(fd[1]);
        read(fd[0], &r, sizeof(r));
        runningTotal = runningTotal + r;
        wait(&status);
    }

    printf("%i\n", runningTotal);
}

int ChildProcess() {
    int i;
    int total = 0;
    int r = 0;

    for (i = 0; i < 10000; i++) {
        r = rand() % 10; // 0 to 10
        total = total + r;
    }

    printf("%i\n", total);
    return total;
}

Answer 1

初步诊断

如果您担心孩子们都生成相同的值，那么问题是他们都使用相同的随机序列，因为您不会在任何地方调用srand() 。 你需要为每个孩子打电话一次，每个孩子都有一个不同的种子。

它不是100％可靠，但你可能会逃避srand(time(0) + getpid()); 在每个孩子 - 甚至只是getpid()因为这些值保证不同。

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

int ChildProcess(void)
{
    int total = 0;
    srand(time(0) + getpid());

    for (int i = 0; i < 10000; i++)
    {
        int r = rand() % 10; // 0 to 9 (not 10).
        total = total + r;
    }

    printf("%i\n", total);
    return total;
}

进一步审查

实际上，经过仔细研究，还有另一个问题。 父进程在分叉第一个子进程后关闭管道的写端，因此后续子进程没有可用的文件描述符。 读取值始终是第一个孩子的值。 所以，你需要做更认真的工作。

int main(void)
{
    int fd[2];
    pipe(fd);  // Missing error check

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pid_t pid = fork();
        if (pid == 0){
            close(fd[0]);
            int t = ChildProcess();
            write(fd[1], &t, sizeof(t));  // Missing error check?
            exit(0);
        }
        // Print PID here?  Error check?
    }

    close(fd[1]);

    int r;
    int runningTotal = 0;
    while (read(fd[0], &r, sizeof(r)) > 0)  // Debugging opportunities here
        runningTotal = runningTotal + r;

    while (wait(0) > 0)  // Lots of debugging opportunities here
        ;

    printf("%i\n", runningTotal);
    return 0;
}

Answer 2

通常，人们会为每个孩子使用单独的管道，否则父母不可能知道它所读取的数据来自哪个过程。 我不认为在这种特殊情况下这是一个很大的问题，因为在这里，你实际上并不关心。 虽然它仍然让我有点畏缩，但我认为你确实可以通过一个管道来完成这项特殊任务。

事实上，我认为你的问题根本不在于管道。 它与rand() 。 所有子进程计算完全相同的（伪）随机数序列，因为它们都使用相同的（默认）种子。 如果要生成不同的数字序列，则需要在每个子进程中调用srand()在每个子进程中给出不同的种子。 rand()生成的数字序列完全由它开始的种子决定。

还要注意，如果系统的随机数生成器完全没有任何好处，那么各个进程计算的所有总和应该彼此非常接近，并且与您报告的结果非常接近。 这是统计中的中心极限定理的结果，但您可以将其视为平均较小的平衡的较大结果。 计算余数mod 10可能会产生轻微偏差。

Answer 3

鉴于此代码:(摘自已发布的代码）

for (i = 0; i < 10; i++) {
    pid = fork();
    if (pid == 0){
        close(fd[0]);
        t = ChildProcess();
        write(fd[1], &t, sizeof(t));
        exit(0);
    }
    close(fd[1]);
    read(fd[0], &r, sizeof(r));
    runningTotal = runningTotal + r;
    wait(&status);
}

有序列问题。

当父进程在循环的第一次迭代期间关闭fd [1]时，该文件描述符在下一次循环迭代时不会再“神奇地”打开。

在循环中，父代码需要检查read()调用的返回值，以确保操作成功。 （在循环的第一次迭代后，它可能没有成功，因此变量'r'将保持不变。