如何在C/C++中防止缓冲区溢出？

Question

我正在使用以下代码将标准输出重定向到管道，然后将所有数据从管道读取到缓冲区。我有两个问题：

第一个问题：当我发送比管道的BUFF_SIZE更大的字符串（在重定向之后），程序停止响应（死锁或其他情况）。

第二个问题：当我尝试在发送到标准输出之前从管道中读取时，我会得到相同的响应，程序停止响应——_read命令卡住了……

问题在于我不知道在重定向之后将发送多少数据到管道中。

对于第一个问题，我不知道如何处理，希望能得到帮助。第二个问题我通过简单的解决方法解决了，就是在重定向之后立即向标准输出打印空格字符。但我认为这种解决方案并不正确……

#include <fcntl.h>
#include <io.h>
#include <iostream>

#define READ 0
#define WRITE 1
#define BUFF_SIZE 5

using namespace std;

int main()
{

  int stdout_pipe[2];
  int saved_stdout;

  saved_stdout = _dup(_fileno(stdout));            // save stdout 

  if(_pipe(stdout_pipe,BUFF_SIZE, O_TEXT) != 0 )   // make a pipe
  {    
    exit(1);
  }

  fflush( stdout );

  if(_dup2(stdout_pipe[1], _fileno(stdout)) != 0 ) //redirect stdout to the pipe 
  { 
    exit(1);
  }

  ios::sync_with_stdio();    
  setvbuf( stdout, NULL, _IONBF, 0 );

  //anything sent to stdout goes now to the pipe
  //printf(" ");//workaround for the second problem

  printf("123456");//first problem

  char buffer[BUFF_SIZE] = {0};
  int nOutRead = 0;
  nOutRead = _read(stdout_pipe[READ], buffer, BUFF_SIZE); //second problem
  buffer[nOutRead] = '\0';

  // reconnect stdout

  if (_dup2(saved_stdout, _fileno(stdout)) != 0 ) 
  {        
         exit(1);
  }
  ios::sync_with_stdio();

  printf("buffer: %s\n", buffer);
  }

- alexpov

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你的缓冲区大小为什么这么小？ - JimR

为了避免缓冲区溢出，请勿将数据写入超出缓冲区末尾的位置。 - user562374

缓冲区仅对此示例较小...我使用一个大缓冲区，但我正在寻找一种技术，以拥有平均缓冲区，并在需要时（当它溢出）使其更大... - alexpov

“不要写在缓冲区的末尾” - 我该怎么做？ 在我的代码中，在重定向之后，我调用了一个函数进行计算并打印到stdout。但是我没有这个函数的代码... - alexpov

你在这里写超过了数组的末尾：buffer[nOutRead] = '\0'; 更改传递给 _read 的长度为 BUFF_SIZE - 1，以避免当 _read 实际填充缓冲区时发生这种情况。 - JimR

Answer 1

管道是单向的。也就是说，你可以写入一个管道（x），或者从它读取。

为了模拟一个管道，请尝试以下操作（下面是C代码，不是C++）：

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

int main(int argc)
{
    int pfds[2];

    pipe(pfds);

    if (!fork()) {
        close(1);       /* close stdout, check for errors */
        dup(pfds[1]);   /* make stdout same as pfds[1], dup reuses lowest fd */
        close(pfds[0]); /* not needed */
        execlp("ls", "ls", NULL); /* or write() in whatever way you want */
    } else {
        close(0);       /* close stdin, check for errors please! */
        dup(pfds[0]);   /* make stdin same as pfds[0] */
        close(pfds[1]); /* not needed on this end */
        execlp("wc", "wc", "-l", NULL); /* or read() */
    }

    return 0;
}

[编辑] 顺便说一下，你的代码并没有溢出缓冲区。它与缓冲区溢出的唯一关系是你正在读取到一个静态分配的数组中...如果你read()超过了sizeof buffer元素，那么你就会遇到问题。

- Michael Foukarakis

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我忘记发布了，我希望我的代码在一个进程下运行...但我想我已经理解了问题和解决方案...谢谢。 - alexpov

无论如何，如果您想要双向通信，应该使用两个管道..这就是要点。祝好运。 :) - Michael Foukarakis

Answer 2

你的问题是使用了阻塞式 I/O 调用，而管道两端连接的是同一进程。如果你不知道会有多少数据，这只是等待死锁发生的局面。 printf 是一个阻塞调用，这意味着它将一直等到所有数据都被写入输出设备（在这种情况下是管道），或者直到发生写入错误（例如，管道的另一端被关闭）才返回。
_read 的工作方式也类似，在缓冲区装满数据或知道输入结束时才返回（可以通过关闭管道的写端来发出信号）。

唯一的解决方法是：

• 使用非阻塞 I/O（如果没有访问调用 printf 的代码，则不可行），或
• 确保读写发生在不同的进程或线程中，或者
• 使用临时文件进行缓冲，而不是使用管道的缓冲。

- Bart van Ingen Schenau

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我觉得我明白了，在我的情况下，使用文件作为缓冲是解决方案，谢谢。 - alexpov

Answer 3

你必须使用非阻塞式I/O，如果你不想在这种情况下被阻塞读取或写入。

- Benoit Thiery

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你的意思是什么？就像我在之前的评论中所写的一样：在我的代码中，在重定向之后，我调用一个函数进行计算并打印到标准输出。我无法访问该函数的代码。 - alexpov