C言語UNIX パイプによるシステムの作成について

Question

UNIXシステムコールに関する質問です．
パイプシステムを用いて，与えられたコマンドを実行し，コマンドの標準入力に与えられたデータを指定したファイルにコピーするプログラムを作成したいのですがどうもうまく作動しません．
指摘アドバイス，回答お願いします．

例えば[./a.out file ls]とすればlsを実行し，その標準出力の内容がfileに保存されます．

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

#define BSIZE 512
main(int argc, char **argv)
{
  int pid, p_fd[2], fd;
  char *new_program, **new_argv;
  char buf[BSIZE];

  if (argc < 2) {
    fprintf(stderr,"usage: %s command arg...\n",argv[0]);
    exit(1);
  }

  pipe(p_fd);

  if ((pid = fork()) == 0) {
    /* child process */
    close(p_fd[0]);
    close(1);
    dup(p_fd[1]);
    close(p_fd[1]);

    new_program = argv[2];
    new_argv = &argv[2];
    execvp(new_program,new_argv);
    perror(new_program);

    exit(1);
  }

  /* parent process */
  if (pid == -1) {
    perror("fork");
    exit(1);
  }

  close(p_fd[1]);
  close(0);
  dup(p_fd[0]);
  close(p_fd[0]);

  fd = open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644);
  while (read(p_fd[0],buf,BSIZE) != 0) {
    write(fd,buf,BSIZE); 
  }
  close(fd);

  exit(1);
}

子プロセスでコマンドの実行，親プロセスで標準入力をファイルに書くという考え方をしています．

Comments

[hidezzz]

「どうもうまく作動しません．」とは提示ソースではどういう状態になるのでしょうか？またソースのどのへんが意図通りになっていないかはある程度絞り込めていますか？

[tukareta]

実行したらコマンドも実行されずに終了もしない状態です．
子プロセスは間違えてないと思うので，親プロセスのファイルの読み書き，あるいはパイプの繋ぎに問題があると思っています．

Answer 1

間違いは、
・メインでreadするFDがおかしい。クローズしたFDから読んでいる。
・readの返り値を理解していない。というかreadとwriteの使い方が分かっていない。
の2点です。

あと、関数の返値をチェックしていないのが各所にあるのが改善ポイントです。
readの返り値が-1であるかチェックしていれば1つめの誤りには気づけたはず。

--- bb.c        2020-07-13 14:30:39.473613426 +0900
+++ aa.c        2020-07-13 14:29:48.886623825 +0900
@@ -9,6 +9,7 @@
   int pid, p_fd[2], fd;
   char *new_program, **new_argv;
   char buf[BSIZE];
+  int x;

   if (argc < 2) {
     fprintf(stderr,"usage: %s command arg...\n",argv[0]);
@@ -44,8 +45,9 @@
   close(p_fd[0]);

   fd = open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644);
-  while (read(p_fd[0],buf,BSIZE) != 0) {
-    write(fd,buf,BSIZE);
+  while ((x=read(0,buf,BSIZE)) != 0) {
+    if(x<0) { perror("read"); exit(1); }
+    write(fd,buf,x);
   }
   close(fd);

Comments

[otn]

+ while ((x=read(0,buf,BSIZE)) >0) {
+ write(fd,buf,x);
}
+ if(x<0) { perror("read"); exit(1); }
のほうが良かったか。

[tukareta]

回答ありがとうございます．書き換えたところ動作しました．
write readシステムコールの引数と返り値についてもう一度勉強しなおしたいと思います．

Answer 2

otnさんの回答とほぼ一緒ですが別解です。
違いは、親プロセス側においてpipe()で作った入力パイプを標準入力へつなげかえることをぜずに直接読むようにしているところです。
親プロセスが何回もfork()+exec()して子プロセスを作るようなケースを考えると、そのたびに親プロセスが入力パイプをいちいち標準入力につなげ変えるようにすることは少ないような気がします。
(子プロセスの生存期間がオーバーラップするような場合に親プロセスがどちらの標準入力を受けるのかを考える必要が出てきます。)

今回のように1回しか子プロセスを作らないのであればどちらでも良いのですが…。

--- hoge_org.c  2020-07-13 16:35:59.755122914 +0900
+++ hoge.c      2020-07-13 16:37:34.179617510 +0900
@@ -4,11 +4,12 @@
 #include <fcntl.h>
 
 #define BSIZE 512
-main(int argc, char **argv)
+int main(int argc, char **argv)
 {
        int pid, p_fd[2], fd;
        char *new_program, **new_argv;
        char buf[BSIZE];
+       int r;
 
        if (argc < 2) {
                fprintf(stderr,"usage: %s command arg...\n",argv[0]);
@@ -39,13 +40,13 @@
        }
 
        close(p_fd[1]);
-       close(0);
-       dup(p_fd[0]);
-       close(p_fd[0]);
 
        fd = open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644);
-       while (read(p_fd[0],buf,BSIZE) != 0) {
-               write(fd,buf,BSIZE); 
+       while ( ( r = read(p_fd[0],buf,BSIZE) ) > 0) {
+               write(fd,buf,r); 
+       }
+       if ( r < 0 ) {
+               perror( "read" );
        }
        close(fd);
 

Comments

[tukareta]

回答ありがとうございます．直接読み込む方法もあるのですね，今後forkを複数回用いる仕様を考えるときに参考にさせていただきます．