Cでの複数のパイプの実装
Cのシェルに複数のパイプを実装しようとしています。これについてのチュートリアルが見つかりました website で、作成した関数はこの例に基づいています。これが関数です
void executePipes(cmdLine* command, char* userInput) {
int numPipes = 2 * countPipes(userInput);
int status;
int i = 0, j = 0;
int pipefds[numPipes];
for(i = 0; i < (numPipes); i += 2)
pipe(pipefds + i);
while(command != NULL) {
if(fork() == 0){
if(j != 0){
dup2(pipefds[j - 2], 0);
}
if(command->next != NULL){
dup2(pipefds[j + 1], 1);
}
for(i = 0; i < (numPipes); i++){
close(pipefds[i]);
}
if( execvp(*command->arguments, command->arguments) < 0 ){
perror(*command->arguments);
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
else{
if(command != NULL)
command = command->next;
j += 2;
for(i = 0; i < (numPipes ); i++){
close(pipefds[i]);
}
while(waitpid(0,0,0) < 0);
}
}
}
それを実行して、たとえばls | grep binなどのコマンドを入力すると、シェルはそこでハングし、結果を出力しません。私はすべてのパイプを確実に閉じました。しかし、そこにぶら下がっているだけです。それが問題だったのはwaitpidだと思った。 waitpidを削除しましたが、実行後、結果が得られません。何を間違えたのですか？ありがとう。
追加されたコード：
void runPipedCommands(cmdLine* command, char* userInput) {
int numPipes = countPipes(userInput);
int status;
int i = 0, j = 0;
pid_t pid;
int pipefds[2*numPipes];
for(i = 0; i < 2*(numPipes); i++){
if(pipe(pipefds + i*2) < 0) {
perror("pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
while(command) {
pid = fork();
if(pid == 0) {
//if not first command
if(j != 0){
if(dup2(pipefds[(j-1) * 2], 0) < 0){
perror(" dup2");///j-2 0 j+1 1
exit(EXIT_FAILURE);
//printf("j != 0 dup(pipefd[%d], 0])\n", j-2);
}
//if not last command
if(command->next){
if(dup2(pipefds[j * 2 + 1], 1) < 0){
perror("dup2");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
for(i = 0; i < 2*numPipes; i++){
close(pipefds[i]);
}
if( execvp(*command->arguments, command->arguments) < 0 ){
perror(*command->arguments);
exit(EXIT_FAILURE);
}
} else if(pid < 0){
perror("error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
command = command->next;
j++;
}
for(i = 0; i < 2 * numPipes; i++){
close(pipefds[i]);
puts("closed pipe in parent");
}
while(waitpid(0,0,0) <= 0);
}
}
ここでの問題は、あなたが子供を作成しているのと同じループ内で待機して閉じることです。最初の反復で、子が実行され（子プログラムが破棄され、最初のコマンドで上書きされます）、親はすべてのファイル記述子を閉じ、子が完了するのを待ってから次の子の作成を繰り返します。 。その時点で、親はすべてのパイプを閉じているため、それ以降の子には書き込みまたは読み取りの対象がありません。 dup2呼び出しが成功したかどうかを確認していないため、これは通知されません。
同じループ構造を維持する場合は、親がすでに使用されているファイル記述子のみを閉じ、それ以外のファイル記述子は残さないようにする必要があります。その後、すべての子が作成された後、親は待つことができます。
[〜＃〜] edit [〜＃〜]：回答で親子を混同していますが、推論はまだ成り立っています：プロセス再びフォークに進むと、パイプのコピーがすべて閉じます。そのため、最初のフォーク以降のプロセスには、読み取り/書き込みを行う有効なファイル記述子がありません。
事前に作成されたパイプの配列を使用した疑似コード：
/* parent creates all needed pipes at the start */
for( i = 0; i < num-pipes; i++ ){
if( pipe(pipefds + i*2) < 0 ){
perror and exit
}
}
commandc = 0
while( command ){
pid = fork()
if( pid == 0 ){
/* child gets input from the previous command,
if it's not the first command */
if( not first command ){
if( dup2(pipefds[(commandc-1)*2], 0) < ){
perror and exit
}
}
/* child outputs to next command, if it's not
the last command */
if( not last command ){
if( dup2(pipefds[commandc*2+1], 1) < 0 ){
perror and exit
}
}
close all pipe-fds
execvp
perror and exit
} else if( pid < 0 ){
perror and exit
}
cmd = cmd->next
commandc++
}
/* parent closes all of its copies at the end */
for( i = 0; i < 2 * num-pipes; i++ ){
close( pipefds[i] );
}
このコードでは、元の親プロセスが各コマンドの子を作成するため、試練全体が生き残ります。子供は、前のコマンドから入力を取得する必要があるかどうか、および次のコマンドに出力を送信する必要があるかどうかを確認します。次に、パイプファイル記述子のすべてのコピーを閉じてから実行します。親は、コマンドごとに子が作成されるまで、フォーク以外は何もしません。次に、記述子のコピーをすべて閉じ、待機を続けることができます。
最初に必要なすべてのパイプを作成し、次にそれらをループ内で管理するのはトリッキーであり、配列演算が必要です。ただし、目標は次のようになります。
cmd0 cmd1 cmd2 cmd3 cmd4
pipe0 pipe1 pipe2 pipe3
[0,1] [2,3] [4,5] [6,7]
いつでも2セットのパイプ（前のコマンドへのパイプと次のコマンドへのパイプ）だけが必要であることを理解すると、コードが単純化され、コードがもう少し堅牢になります。 Ephemientは、このための疑似コード here を提供します。親と子が不要なファイル記述子を閉じるために不必要なループを行う必要がないため、また親がフォークの直後にファイル記述子のコピーを簡単に閉じることができるため、彼のコードはよりクリーンです。
補足として、pipe、dup2、fork、execの戻り値を常に確認する必要があります。
EDIT 2：疑似コードのタイプミス。 OP：num-pipesはパイプの数になります。たとえば、「ls | grep foo | sort -r」には2つのパイプがあります。
これが正しい機能コードです
void runPipedCommands(cmdLine* command, char* userInput) {
int numPipes = countPipes(userInput);
int status;
int i = 0;
pid_t pid;
int pipefds[2*numPipes];
for(i = 0; i < (numPipes); i++){
if(pipe(pipefds + i*2) < 0) {
perror("couldn't pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
int j = 0;
while(command) {
pid = fork();
if(pid == 0) {
//if not last command
if(command->next){
if(dup2(pipefds[j + 1], 1) < 0){
perror("dup2");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
//if not first command&& j!= 2*numPipes
if(j != 0 ){
if(dup2(pipefds[j-2], 0) < 0){
perror(" dup2");///j-2 0 j+1 1
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
for(i = 0; i < 2*numPipes; i++){
close(pipefds[i]);
}
if( execvp(*command->arguments, command->arguments) < 0 ){
perror(*command->arguments);
exit(EXIT_FAILURE);
}
} else if(pid < 0){
perror("error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
command = command->next;
j+=2;
}
/**Parent closes the pipes and wait for children*/
for(i = 0; i < 2 * numPipes; i++){
close(pipefds[i]);
}
for(i = 0; i < numPipes + 1; i++)
wait(&status);
}
（短縮された）関連コードは次のとおりです。
if(fork() == 0){
// do child stuff here
....
}
else{
// do parent stuff here
if(command != NULL)
command = command->next;
j += 2;
for(i = 0; i < (numPipes ); i++){
close(pipefds[i]);
}
while(waitpid(0,0,0) < 0);
}
これは、親（制御）プロセスがこれを行うことを意味します。
- fork
- すべてのパイプを閉じる
- 子プロセスを待つ
- 次のループ/子
しかし、それはこのようなものでなければなりません：
- fork
- fork
- fork
- すべてのパイプを閉じます（すべてが今はだまされているはずです）
- 子供を待つ
Christopher Neylanが述べた、ある時点で最大2つのパイプを使用するという考えに基づいて、nパイプの疑似コードをまとめました。 argsは、グローバル変数であるサイズ「args_size」の文字ポインターの配列です。
// MULTIPLE PIPES
// Test case: char *args[] = {"ls", "-l", "|", "head", "|", "tail", "-4",
0};// "|", "grep", "Txt", 0};
enum fileEnd{READ, WRITE};
void multiple pipes( char** args){
pid_t cpid;
// declare pipes
int pipeA[2]
int pipeB[2]
// I have done getNumberofpipes
int numPipes = getNumberOfPipes;
int command_num = numPipes+1;
// holds sub array of args
// which is a statement to execute
// for example: cmd = {"ls", "-l", NULL}
char** cmd
// iterate over args
for(i = 0; i < args_size; i++){
//
// strip subarray from main array
// cmd 1 | cmd 2 | cmd3 => cmd
// cmd = {"ls", "-l", NULL}
//Open/reopen one pipe
//if i is even open pipeB
if(i % 2) pipe(pipeB);
//if i is odd open pipeA
else pipe(pipeA);
switch(cpid = fork(){
case -1: error forking
case 0: // child process
childprocess(i);
default: // parent process
parentprocess(i, cpid);
}
}
}
// parent pipes must be closed in parent
void parentprocess(int i, pid_t cpid){
// if first command
if(i == 0)
close(pipeB[WRITE]);
// if last command close WRITE
else if (i == numPipes){
// if i is even close pipeB[WRITE]
// if i is odd close pipeA[WRITE]
}
// otherwise if in middle close READ and WRITE
// for appropriate pipes
// if i is even
close(pipeA[READ])
close(pipeB[WRITE])
// if i is odd
close(pipeB[READ])
close(pipeA[WRITE])
}
int returnvalue, status;
waitpid(cpid, returnvalue, status);
}
void childprocess(int i){
// if in first command
if(i == 0)
dup2(pipeB[WRITE], STDOUT_FILENO);
//if in last command change stdin for
// the necessary pipe. Don't touch stdout -
// stdout goes to Shell
else if( numPipes == i){
// if i is even
dup2(pipeB[READ], STDIN_FILENO)
//if i is odd
dup2(pipeA[READ], STDIN_FILENO);
}
// otherwise, we are in middle command where
// both pipes are used.
else{
// if i is even
dup2(pipeA[READ], STDIN_FILENO)
dupe(pipeB[WRITE], STDOUT_FILENO)
// if i is odd
dup2(pipeB[READ], STDIN_FILENO)
dup2(pipeA[WRITE], STDOUT_FILENO)
}
// execute command for this iteration
// check for errors!!
// The exec() functions only return if an error has occurred. The return value is -1, and errno is set to indicate the error.
if(exec(cmd, cmd) < 0)
printf("Oh dear, something went wrong with read()! %s\n", strerror(errno));
}
}
基本的にやりたいことは、子が最初のコマンドを実行し、他のコマンドが残っていない場合に親が2番目のコマンドを実行する再帰関数ですorは、関数を再度呼び出します。