C++中的forking，waitpid问题

Question

由于某些原因，这段代码会立即执行父命令，终止我的信号量，并搞乱我对其他程序的流控制。有人能告诉我为什么waitpid()不工作吗？

    //Create child processes
pid = fork();
if(pid < 0){
    fprintf(stderr, "Fork Failed.\n");
    exit(1);
    return;
}else if(pid==0){
        if(execl("/home/tropix/hw11-2","/home/tropix/hw11-2",semarg,pipe_to_p3,pipe_to_p4,(char*)0)){
            fprintf(stderr, "File Exexecution of hw11-2 failed.\n");
            exit(1);
        }
} else {
    pid = fork();
    if(pid < 0){
        fprintf(stderr, "Fork Failed.\n");
        exit(1);
        return;
    } else if(pid==0){
        if(execl("/home/tropix/hw11-3","/home/tropix/hw11-3",shmarg,semarg,pipe_from_p2,pipe_to_p5_1, (char*)0)){
            fprintf(stderr, "File Execution of hw11-3 failed.\n");
            exit(1);
        }
    } else {
        pid = fork();
        if(pid < 0){
            fprintf(stderr, "Fork Failed.\n");
            exit(1);
            return;
        } else if (pid == 0){
            if(execl("/home/tropix/hw11-4","/home/tropix/hw11-4",shmarg,semarg,pipe_from_p2_2,pipe_to_p5_2, (char*)0)){
                fprintf(stderr, "File Execution of hw11-4 failed.\n");
                exit(1);
            }
        } else {
            pid = fork();
            if(pid < 0){
                fprintf(stderr, "Fork Failed.\n");
                exit(1);
                return;
            } else if (pid == 0){
                if(execl("/home/tropix/hw11-5","/home/tropix/hw11-5",semarg,pipe_from_p3,pipe_from_p4,(char*)0)){
                    fprintf(stderr, "File Execution of hw11-5 failed.\n");
                    exit(1);
                }
            } else if (pid > 0) {
            }
        }

    }

    //Closing Pipes
    close(pipe1[1]);
    close(pipe2[1]);
    close(pipe3[1]);
    close(pipe4[1]);
    close(pipe1[0]);
    close(pipe2[0]);
    close(pipe3[0]);
    close(pipe4[0]);

    //Wait for child process completetion
    waitpid(pid,NULL,0);
    printf("Child Processes Complete.\n");

    //Terminate Semaphores
    semctl(sem_id,0,IPC_RMID);

    //Terminate Shared Memory Segement
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);



}

}

谢谢!

编辑: Ok，我将waitpid替换为：

while (pid = waitpid(-1, NULL, 0)) {
       if (errno == ECHILD) {
          break;
       }
    }

这让我走了一段路。它不会立即执行家长控制，但现在似乎永远不会执行。就您谈到的管道问题而言，程序1(这个)应该终止所有IPC元素，包括管道。如果有更好的办法，我很想听听。

谢谢@Jonathan

Answer 1

您只需等待一个进程完成，而不是所有进程都完成。这可能是一个问题。修复waitpid()上的一个循环，直到它返回“不再有孩子”。

代码的结构不尽如人意--它是一堆嵌套的if；ick！

我担心您在执行其他命令之前没有关闭足够的管道。如果命令不依赖于检测管道上的EOF，那么您可能没有问题；否则，您将等待很长时间。

您需要一个类似以下的函数：

#include <stdarg.h>

static void err_exit(const char *format, ...)
{
    va_list args;
    va_start(args, format);
    vfprintf(stderr, format, args);
    va_end(args);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

这简化了您的错误处理。如果你愿意，你也可以做一些事情，比如自动添加即将死亡的PID，或者触发退出的错误。

我们还可以创建一个函数来运行另一个命令：

static pid_t run_command(const char *cmd, const char *shmarg, const char *semarg,
                         const char *fdarg1, const char *fdarg2)
{
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
        err_exit("Failed to fork\n");
    else if (pid == 0)
    {
        execl(cmd, cmd, shmarg, semarg, fdarg1, fdarg2, (char *)0);
        err_exit("Failed to exec %s\n", cmd);
    }
    return pid;
}

有了这些，我们就可以把你的代码简化成这样……

// Create child processes
pid_t pid1 = run_command("/home/tropix/hw11-2", semarg, pipe_to_p3,   pipe_to_p4);
pid_t pid2 = run_command("/home/tropix/hw11-3", shmarg, semarg, pipe_from_p2,   pipe_to_p5_1);
pid_t pid3 = run_command("/home/tropix/hw11-4", shmarg, semarg, pipe_from_p2_2, pipe_to_p5_2);
pid_t pid4 = run_command("/home/tropix/hw11-5", semarg, pipe_from_p3, pipe_from_p4);

其中的Hmmm...some有shmarg，而有些没有--这是故意的还是偶然的？我们假设是故意的，所以我们需要‘run_command()’的两个版本：

static pid_t run_cmd4(const char *cmd, const char *shmarg, const char *semarg,
                         const char *fdarg1, const char *fdarg2)
{
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
        err_exit("Failed to fork\n");
    else if (pid == 0)
    {
        execl(cmd, cmd, shmarg, semarg, fdarg1, fdarg2, (char *)0);
        err_exit("Failed to exec %s\n", cmd);
    }
    return pid;
}

static pid_t run_cmd3(const char *cmd, const char *semarg,
                         const char *fdarg1, const char *fdarg2)
{
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
        err_exit("Failed to fork\n");
    else if (pid == 0)
    {
        execl(cmd, cmd, semarg, fdarg1, fdarg2, (char *)0);
        err_exit("Failed to exec %s\n", cmd);
    }
    return pid;
}

然后：

// Create child processes
pid_t pid1 = run_cmd3("/home/tropix/hw11-2", semarg, pipe_to_p3,   pipe_to_p4);
pid_t pid2 = run_cmd4("/home/tropix/hw11-3", shmarg, semarg, pipe_from_p2,   pipe_to_p5_1);
pid_t pid3 = run_cmd4("/home/tropix/hw11-4", shmarg, semarg, pipe_from_p2_2, pipe_to_p5_2);
pid_t pid4 = run_cmd3("/home/tropix/hw11-5", semarg, pipe_from_p3, pipe_from_p4);

如果这是我的代码，变量的名称会更统一--而且可能是在数组中：

// Create child processes
pid_t pid1 = run_cmd3("/home/tropix/hw11-2",         semarg, pipearg[0], pipearg[1]);
pid_t pid2 = run_cmd4("/home/tropix/hw11-3", shmarg, semarg, pipearg[2], pipearg[3]);
pid_t pid3 = run_cmd4("/home/tropix/hw11-4", shmarg, semarg, pipearg[4], pipearg[5]);
pid_t pid4 = run_cmd3("/home/tropix/hw11-5",         semarg, pipearg[6], pipearg[7]);

然后，最后，您就有了代码：

// Closing Pipes
close(pipe1[1]);
close(pipe2[1]);
close(pipe3[1]);
close(pipe4[1]);
close(pipe1[0]);
close(pipe2[0]);
close(pipe3[0]);
close(pipe4[0]);

//Wait for child process completion
while (waitpid(0, NULL, 0) != 0)
    ;

printf("Child Processes Complete.\n");

// Remove Semaphores and Shared Memory
semctl(sem_id,0,IPC_RMID);
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

我非常怀疑run_cmdX()函数还需要关闭大量的管道-至少是不打算与其子进程通信的管道的每个描述符。

干净利落地组织起来比较棘手--但要小心才能做到。我可能会在单个数组中创建管道：

if (pipe(&pipes[0]) != 0 || pipe(&pipes[2]) != 0 ||
    pipe(&pipes[4]) != 0 || pipe(&pipes[6]) != 0)
    err_exit("Failed to create a pipe\n");

然后我会创建一个函数：

void pipe_closer(int *pipes, int close_mask)
{
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
         if ((mask & (1 << i)) != 0)
             close(pipes[i]);
    }
}

然后可以调用它来关闭不需要的管道：

pipe_closer(pipes, 0xFF);   // Close them all - main()
pipe_closer(pipes, 0xFC);   // All except 0, 1
pipe_closer(pipes, 0xF3);   // All except 2, 3
pipe_closer(pipes, 0xCF);   // All except 4, 5
pipe_closer(pipes, 0x3F);   // All except 6, 7

您只需安排向每个run_cmdN()函数传递正确的掩码，并进行正确的调用。如果pipes数组不是全局的，那么也需要传递。我还将研究如何对数据进行整齐的编码，以便对run_cmdN()的调用尽可能规则和对称。

Kernighan &Plauger的"The Elements of Programming Style“(第二版，1978年；我怀疑很难找到)包含了许多华丽的语录。直接贴切的是(加粗强调，原文为斜体)：

子例程调用允许我们在参数列表中汇总代码irregularities ，其中我们可以快速了解发生了什么。子例程本身汇总了代码的，因此不需要使用重复的模式。

这可以看作是编程的DRY (不要重复自己)原则的一部分。err_exit()函数调用封装了三到四行代码-一个打印和一个出口加上大括号，具体取决于您的首选布局。run_command()函数是DRY的一个典型例子。提议的pipe_closer()是另一个。