dazuiniu's blog

管道这个概念在 unix 系的系统上占有了相当大的份量。如果我们需要手动编程实现这样的功能，那么我们可以救助于 pipe 这个系统调用。

这个系统调用的输入是一个数组，存放到时候可以使用的两个文件描述符，大嘴牛在这里使用pipes[0] 和 pipes[1] 来分别表示。

当系统调用返回的时候，这两个文件描述符就可以使用了，其中 pipes[0] 用于读，而 pipes[1] 用于写，这就正好形成了一个管道，在写入的数据都会出现在读的那端。

注意这个管道是单向的，不像 tcp 连接那样双向都可以读写数据。

当两个文件描述符都被关闭的时候，那么这个管道也就随之消失了，但是如果只有一端被关闭，那么：

1. 如果读的那端被关闭，而有进程试图写入数据，那么会产生 SIGPIPE 的信号错误。
2. 如果写的那端被关闭，而有进程试图读出数据，那么 read 的系统调用会读出零个字节，也就是 EOF 的含义。

利用 pipe 这个系统调用和 dup 系的函数，我们可以组合出很多有趣的玩意儿来。

上次的一个项目，大嘴牛就用到了，具体的场景是这样的。当时大嘴牛需要一个自动化的工具可以对两个程序进行比赛。这两个程序分别是一个国际象棋程序，主要的目的就是像看看让电脑左右手互博是什么情况，并同时对国际象棋的智能算法进行改进。对于这个国际象棋程序而言，他从标准输入读入信息，进行计算，随后反馈到标准输出。而大嘴牛的这个自动化工具必须 fork 出两个进程，让国际象棋程序一个扮演红方，一个扮演黑方，通过控制和过滤标准输入和输出，对两个程序进行自动化的测试，其中就用到了 pipe 的系统调用。大致的样子是这样的：

看到 Vimer 的博客上有讲到一个有趣的 bug [1]，确实是以前没有注意到的问题，很有收获。希望 Vimer 博客能再接再厉，继续写出这么优秀的文章来，特别是这种类型的文章

光看呢，还不够，大嘴牛要试着去重现这个问题，从该文的截图来看，输出到终端获得了 EPIPE 的错误信息，从而使得无法正确输出。有理由相信，这几行的片段都在一个循环里面，每次的输出的时候都会重定向标准输出的文件描述符，这个重定向可能是程序员手动做的，也可能是 CGI 框架所包含的内容。

怎么才能重现 cout 的这种一次出错之后，如果不清空 cout，那么以后的输出都会有问题的这个 bug 呢？看看大嘴牛攒出来的这个小程序，从里面输出的字符串应该可以猜出来整个流程。

#include <iostream>
using namespace std;

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(int ac, char **av)
{
const char *file = "test.out";
if (ac == 2)
file = av[1];

int stdout_backup = dup(1);
int fd = open(file, O_RDWR | O_CREAT, 0644);
if (fd < 0)
{
cerr << "error opening file " << file << endl;
return -1;
}

dup2(fd, 1);
cout << "this string goes to the file." << endl;

// close the fd
close(1);
close(fd);
cout << "this would be an error." << endl;

dup2(stdout_backup, 1);
cout << "this would have gone to stdout, but due to the previous error, it fails." << endl;

cout.clear();
cout << "trying to write to stdout again. Hey! Hello Stdout Again!" << endl;

return 0;
}

cout 在被关闭文件描述符之后发生了错误，随后即使该标准输出已经被恢复，cout 仍然无法正常输出，直到大嘴牛重新清空 cout 流之后。

那么 printf 是怎么样子的呢？看看下面的程序。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(int ac, char **av)
{
const char *file = "test.out";
if (ac == 2)
file = av[1];

int stdout_backup = dup(1);
int fd = open(file, O_RDWR | O_CREAT, 0644);
if (fd < 0)
{
printf("error opening file\n");
return -1;
}

if (dup2(fd, 1) < 0)
fprintf(stderr, "error dup");
printf("this string goes to the file.\n");
fflush(stdout);   /* <--- */

// close the fd
close(1);
close(fd);
printf("this would be an error.\n");
fflush(stdout);   /* <--- */

dup2(stdout_backup, 1);
printf("printf is different with cout, it succeeds here.\n");
fflush(stdout);   /* <--- */

return 0;
}

可以看到，当标准被关闭之后，随后的输出出现了问题，但是只要该文件描述符之后又好了，那么 printf 即又可以正常工作了。这里需要注意的一点是 fflush 的公用，如果没有这里的强制 flush，那么 printf 会放到 buffer 里面，当然前面可以加 setbuf 告诉他不要缓冲。

很有意思，大嘴牛可以重现这个问题，但是至于原文中为什么会出现这样的问题，Dante 说到有可能是底层库的问题，这个大嘴牛不敢妄言了，估计只有真正遇到了这么诡异的问题才可能知道了。呵呵

[1]. http://www.vimer.cn/2010/06/qq%E9%A4%90%E5%8E%85%E5%85%AC%E6%B5%8B%EF%BC%8C%E5%85%A5%E5%8F%A3cgi%E7%9A%84%E4%B8%80%E4%B8%AAbug%E5%AE%9A%E4%BD%8D.html