C使用管道傳輸數據以使用共享內存寫入文件

Question

我正在嘗試在C中使用管道。我有兩個在父進程和子進程之間創建兩個管道。我必須讀取4096字節的塊中的文件（如果有更少的字節則更小），並且必須通過管道發送數量讀取的數據以及已經讀取了多少次。 例如，要復制一個6KB的文件，父級將文件的前4KB數據寫入共享內存，然后通過管道將兩個整數1和4096發送給子級。 子級接收這兩個數字，將4096字節從共享內存復制到輸出文件，然后通過另一個管道將1發送回父級。 接收到1后，父級將剩余的2KB數據復制到共享內存中，然后將2和2048發送給子級。 子級從管道接收它們，將2048個字節復制到輸出文件，並向父級回復2個字節。 然后，父母將0、0發送給孩子。 子級收到0，然后回復0，然后退出。 父級收到0並退出。

#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

#define SIZE 4096
#define NUM_OF_PIPES 2
#define P_READ 0
#define P_WRITE 1
#define C_READ 2
#define C_WRITE 3

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


  /*Check if program is called correctly*/
  if(argv != 3) {
    printf("Please call program appropriately\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }

  FILE *r, *w, *check;
  void *sharedMem;
  int pipes[4];
  int shm;
  char userInput[5];
  char *name = "dm11ad_cop4610";
  int inChild = 0;
  int inParent = 0;
  r = fopen(argc[1], "rb");
  check = fopen(argc[2], "rb");

  /*Check if read file can open*/
  if(r == NULL)  {
    perror("Error opening read file");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  /*Check if write file can open*/
  if(check == NULL) {
    perror("Error with write file");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  else {
    fseek(check, 0, SEEK_END);
    int writeLen = ftell(check);
    if(writeLen > 0) {
      rewind(check);
      printf("Would you like to overwrite file (yes/no): ");
      scanf("%s", userInput);
      if(!strcmp(userInput, "yes")) {
        printf("Overwriting file...\n");
        w = fopen(argc[2], "wb");
      }
      else if(!strcmp(userInput, "no")) {
        printf("Will not overwrite\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
      }
      else {
        printf("User input not accepted\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
      }
    }
  }

  for (int i = 0; i < NUM_OF_PIPES; i++) {
    if (pipe(pipes+(i*2)) < 0) {
        perror("Pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
  }

  /*Check if forking process is successful*/
  pid_t pid = fork();
  if(pid < 0) {
    perror("Fork");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }

  shm = shm_open(name, O_CREAT | O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);
  if(shm == -1) {
    perror("Shared memory");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  if(ftruncate(shm, SIZE) == -1) {
    perror("Shared Memory");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }

  sharedMem = mmap(NULL, SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm, 0);
  if(sharedMem == MAP_FAILED) {
    perror("Mapping shared memory");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }

  if(pid == 0) {
    while(inParent); 
    inChild = 1; 
    printf("I am in child\n");
    close(pipes[P_READ]);
    close(pipes[P_WRITE]);
    printf("Closed P pipes\n");
    int cBytes, len;
    printf("Im stuck\n");
    len = read(pipes[C_READ], &cBytes, sizeof(cBytes));
    printf("There are %i bytes\n", len);
    if(len < 0) {
      perror("Failed to read from pipe");
      exit(EXIT_FAILURE);
    }
    else if(len == 0) {
      printf("End of fle reached\n");
    }
    else {
        printf("Writing to file\n");
        fwrite(sharedMem, 1, sizeof(sharedMem), w);
      }

    printf("Closing C pipes\n");
    close(pipes[C_READ]);
    close(pipes[C_WRITE]);
    printf("Exiting Child\n");
    inChild = 0;
  }
  else {
  while(inChild);
  inParent = 1;
  close(pipes[C_READ]);
  close(pipes[C_WRITE]);
  int pBytes;

  int P2SHM = fread(sharedMem, 1, SIZE, r);
  if(P2SHM < 0) {
    perror("Could not store to shared memory");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }

  if(write(pipes[P_WRITE], &P2SHM, sizeof(int)) < 0) {
    perror("Failed to write to pipe");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }

  int C2P = read(pipes[P_READ], &pBytes, sizeof(int));
  if(C2P < 0) {
    perror("Failed to read value from pipe");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  else if(C2P == 0) {
    printf("End of file reached\n");
  }
  else {
    printf("Received succesfully\n");
  }

  close(pipes[P_READ]);
  close(pipes[P_WRITE]);
  inParent = 0;
  printf("Waiting for child\n");
  wait(NULL);
  }
  return 0;
}

printfs可以幫助我查看程序在執行過程中的位置。 似乎卡在子進程中

 len = read(pipes[C_READ], &cBytes, sizeof(cBytes));

這是一項作業，因此請不要將代碼作為答案，而請幫助我了解我在做什么錯。 謝謝

Answer 1

子與父之間的同步機制看起來很可疑：

while(inParent); 
inChild = 1; 

和

while(inChild);
inParent = 1;

inChild和inParent初始值為0 。 在子進程創建之后，每個進程都有自己的變量值副本。 當您更改inChild = 1和inParent = 1 ，僅在當前進程內部進行了更改。 其他進程看不到新值，因此無法等待輸入/輸出。

要修復它，您應該使用更好的同步算法，例如處理信號量。 閱讀“ 5.2處理信號量”以獲取詳細信息。

Answer 2

似乎卡在子進程中

 len = read(pipes[C_READ], &cBytes, sizeof(cBytes)); 

好吧，我想是的。

我認為您在為管道端文件描述符設置單個4元素數組時有點太聰明了。 這並不是天生的錯誤，但是它會掩蓋正在發生的事情。

考慮一下管道應該為您做什么：一個進程將數據寫入管道的寫入端，而另一個進程將從同一管道的讀取端讀取已寫入的內容。 仔細查看每個進程正在讀取和寫入的文件描述符。