連続で重複した行の削除

Question

apple
apple
banana
orange
orange
orange
grape
apple

のような入力ファイルをコマンドライン引数として与えられたとき，5と返すようなC言語のプログラムを，fork，exec, pipe, dupのすべてを用いて作成したいです．ファイル入出力、プロセス制御、パイプ生成等に関しては、高水準ライブラリ関数を使用しない方向で考えています．
考えとしては，forkで子プロセスを作って親の方で重複行の削除，その出力をpipeで子供に入力として渡し，そこで行をカウントして標準出力する，というふうに思っているのですが，dupをどこで用いればいいのかわかっていないので教えていただきたいです．
もしくは，考え方自体があまりよくなく，他の方法がある場合にはそれを教えていただきたです．

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

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

    if(argc != 2){
        perror("the number of command line arguments is wrong.");
        exit(1);
    }

    int ifd;
    int status;
    int fd[2];
    ssize_t cc;
    pid_t ret;
    char buf[1024];

    if(pipe(fd) < 0){
        perror("pipe");
        exit(1);
    }

    ret = fork();
    if(ret < 0){
        perror("fork");
        exit(1);
    }

    if(ret== 0){
        //行を数えて標準出力
    }
    else{
        if( (ifd = open(argv[1], O_RDONLY) ) == -1 ){
        perror("open");
        exit(1);
        }
        //read, writeなどを用いて連続的な重複行を除いた物を作る
    }
}

Comments

[int32_t]

1つのプロセスで処理するののに何も問題ないと思いますが、なんで fork/exec/pipe/dup を使いたいのでしょうか。

[grape_ll]

システムコールの動きを見るためです．
高水準ライブラリ関数などを用いたりしてよいのならば簡単に済ませられるようなものなのですが，これらを用いてみると今までのシステムコールの学習のまとめになってよいのではないかと教えたいただいたので考えてはみたのですが，理解がまだまだのようで具体的に組み立てられていない，という状態です．

[dodox86]

それをほぼ全部質問するようでは理解のまとめにならないのでは。

[episteme]

背伸びしすぎじゃない? 「７割できそうなことに挑戦」を繰り返しては?
# まずは fork/exec から

Answer 1

exec は execl でいいんですよね。

#include <stdio.h>    // perror, getchar, printf
#include <stdlib.h>   // exit
#include <fcntl.h>    // open
#include <unistd.h>   // fork, pipe, dup, close, execl
#include <wait.h>     // wait

int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 2) {
        perror("the number of command line arguments is wrong."); exit(1);
    }

    int fd[2];
    if (pipe(fd) < 0) { perror("pipe"); exit(1); }

    pid_t ret = fork();
    if (ret < 0) { perror("failed to fork"); exit(1); }

    if (ret == 0) {
		close(1);
		dup(fd[1]);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		execl("/usr/bin/uniq", "uniq", argv[1], NULL);
    }
    else {
		close(0);
		dup(fd[0]);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		int c, count = 0;
		while ((c = getchar()) != EOF)
			if (c == '\n') count++;
		printf("%d\n", count);
    	int status;
		wait(&status);
    }
}

このコードで分かったことと分からないことをコメントしてください。

追記
親プロセスの方で、重複行の削除をするようにしてみました。

#include <stdio.h>    // perror, fopen, fclose, fgets, fputs, printf
#include <stdlib.h>   // exit
#include <string.h>   // strcmp
#include <fcntl.h>    // open
#include <unistd.h>   // fork, pipe, dup, close
#include <wait.h>     // wait

int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 2) {
        perror("the number of command line arguments is wrong."); exit(1);
    }
	FILE *f = fopen(argv[1], "r");
	if (!f) { perror(argv[1]); exit(1); }

    int fd[2];
    if (pipe(fd) < 0) { perror("pipe"); exit(1); }

    pid_t ret = fork();
    if (ret < 0) { perror("failed to fork"); exit(1); }

    if (ret == 0) {
		close(0);
		dup(fd[0]);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		fclose(f);
		execl("/usr/bin/wc", "wc", "-l", NULL);
    }
    else {
		close(1);
		dup(fd[1]);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		char s1[1024], s2[1024], *p1 = s1, *p2 = s2, *tmp;
		*p1 = '\0';
		while (fgets(p2, 1024, f))
			if (strcmp(p1, p2)) {
				fputs(p2, stdout);
				tmp = p1, p1 = p2, p2 = tmp;
			}
		fclose(stdout);
		fclose(f);
    	int status;
		wait(&status);
    }
}

でも、fopen, fclose などの高水準ライブラリ関数を使用しているのは
問題の条件に合いませんので、その部分は書き換えが必要です。

親プロセスで行数を数えるコードも、
getchar と printf を使っているのでダメですね。

高水準ライブラリ関数を使用しないコードが書けたら、
それを質問に追記して解決としてください。

Comments

[rubato6809]

「forkで子プロセスを作って親の方で重複行の削除，その出力をpipeで子供に入力として渡し，そこで行をカウントして標準出力する」ではなさそうです。でも私もこうしたと思います。

[grape_ll]

なるほど，大方の流れはつかめた気がします．ありがとうございます．

[kazuma-s]

高水準ライブラリ関数の問題はどのように解決したのでしょうか？

[grape_ll]

多段パイプを生成して実行しました

[kazuma-s]

多段パイプとはどういうことですか？

fork を多段にして、子プロセスと孫プロセスを作って uniq と wc を実行すれば、
ファイルの読み込みの高水準ライブラリは使わずに済みますが、パイプは 1つで済みます。

実際に解決したコードを質問に追記していただけませんか？

[grape_ll]

返信が遅れてしまい申し訳ありません．
mainを書き換えるのは行儀が悪いと判断し，mainとは別にuniqとwcのプロセスを作成したため多段になったという感じです．

[kazuma-s]

多段パイプではなく、多段プロセスですよね。
pipシステムコールは 1回。forkシステムコールは 2回。
子プロセスと孫プロセスを作って、uniq と wc を実行する。
コードを見せてくれれば疑問は無くなるのに。

Answer 2

dup()は、子プロセスの標準出力や標準入力をパイプにすげ替えるために使います。
「pipe dup」で検索すればいくらでも例が見つかるでしょう。

Comments

[grape_ll]

ご回答ありがとうございます．
ということは，考え方自体が間違っていなければ，私の方法ですべてのシステムコールを使うことが出来ると思うのですが，考え方自体に関してはいかがでしょうか．
宜しくお願いいたします．

[int32_t]

質問文のままだとexecを利用する場面がないので、どこかを外部コマンドに任せて exec で呼び出せば要求を満たせると思います。

[grape_ll]

失念していました．しらべてみたところ，重複行を削除するコマンドとして，uniqがあり，行を数えるものとしてwcがあるので，この二つをexeclによって使用するというのはいかがでしょうか．

[int32_t]

uniqとwcの両方をexecするようにするとかなり難易度が上がるので、まずはuniqだけexecで呼び出して、自分のコードでuniqの出力を数えるのがおすすめです。

[grape_ll]

なるほど，両方execしようとするとプロセスが三つになってしまうからということでしょうか．
ひとまず，おっしゃられている通り，uniqはexecで，wcは自分のコードでやってみます．