Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

□ fcntl(fildes, F_GETFD)— этот вызов возвращает флаги дескриптора файла, как определено в файле fcntl.h. К ним относится FD_CLOEXEC, определяющий, закрыт ли дескриптор файла после успешного вызова одного из системных вызовов семейства exec.

□ fcntl(fildes, F_SETFD, flags)— этот вызов применяется для установки флагов дескриптора файла, как правило, только FD_CLOEXEC.

□ fcntl(fildes, F_GETFL)и fcntl(fildes, F_SETFL, flags)— эти вызовы применяются, соответственно, для получения и установки флагов состояния файла и режимов доступа. Вы можете извлечь режимы доступа к файлу с помощью маски O_ACCMODE, определенной в файле fcntl.h. Остальные флаги включают передаваемые значения в третьем аргументе вызову open с использованием O_CREAT. Учтите, что вы не можете задать все флаги. В частности, нельзя задать права доступа к файлу с помощью вызова fcntl.

Вызов fcntlтакже позволяет реализовать блокировку файла. См. более подробную информацию в разделе 2 интерактивного справочного руководства или главу 7, в которой мы обсуждаем блокировку файлов.

Система UNIX предоставляет полезное средство, позволяющее программам совместно использовать память, и, к счастью, оно включено в версию 2.0 и более поздние версии ядра Linux. Функция mmap(для отображения памяти) задает сегмент памяти, который может читаться двумя или несколькими программами и в который они могут записывать данные. Изменения, сделанные одной программой, видны всем остальным.

Вы можете применить то же самое средство для работы с файлами, заставив все содержимое файла на диске выглядеть как массив в памяти. Если файл состоит из записей, которые могут быть описаны структурами на языке С, вы сможете обновлять файл с помощью методов доступа к массиву структур.

Это становится возможным благодаря применению сегментов виртуальной памяти с набором особых прав доступа. Чтение из сегмента и запись в него заставляет операционную систему читать соответствующую часть файла на диске и писать данные в нее.

Функция mmap создает указатель на область памяти, ассоциированную с содержимым файла, доступ к которому осуществляется через открытый дескриптор файла.

#include

void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fildes, off_t off);

Изменить начальную позицию порции данных файла, к которым выполняется обращение через совместно используемый сегмент, можно, передавая параметр off. Открытый дескриптор файла задается в параметре fildes. Объем данных, к которым возможен доступ (т. е. размер сегмента памяти), указывается в параметре len.

Параметр addrможно использовать для запроса конкретного адреса памяти. Если он равен нулю, результирующий указатель формируется автоматически. Последний вариант рекомендуется, потому что в противном случае трудно добиться переносимости; диапазоны доступных адресов в разных системах отличаются.

Параметр protиспользуется для установки прав доступа к сегменту памяти. Он представляет собой результат поразрядной операции or, примененной к следующим константам:

□ PROT_READ— сегмент может читаться;

□ PROT_WRITE— в сегмент можно писать;

□ PROT_EXEC— сегмент может выполняться;

□ PROT_NONE— к сегменту нет доступа.

Параметр flagsконтролирует, как изменения, сделанные программой в сегменте, отражаются в других местах; его возможные значения приведены в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Функция msyncвызывает запись изменений в части или во всем сегменте памяти обратно а отображенный файл (или считывание из файла).

#include

int msync(void *addr, size_t len, int flags);

Корректируемая часть сегмента задается передачей начального адреса addrи размера len. Параметр flagsуправляет способом выполнения корректировки с помощью вариантов, приведенных в табл. 3.8.

Таблица 3.8

Функция munmapосвобождает сегмент памяти.

#include

int munmap(void *addr, size_t len);

В программе mmap.с из упражнения 3.5 показан файл из структур, которые будут корректироваться с помощью функции mmapи обращений в стиле массива. Ядро Linux версий, меньших 2.0, не полностью поддерживает применение функции mmap. Программа работает корректно в системе Sun Solaris и других системах.

1. Начните с определения структуры RECORDи создайте NRECORDSвариантов, в каждый из которых записывается собственный номер. Они будут добавлены в конец файла records.dat.

#include

#include

#include

#include

#include

typedef struct {

int integer;

char string[24];

} RECORD;

#define NRECORDS (100)

int main() {

RECORD record, *mapped;

int i, f;

FILE *fp;

fp = fopen("records.dat", "w+");

for (i=0; i

record.integer = i;

sprintf(record.string, "RECORD-%d", i);

fwrite(&record, sizeof(record), 1, fp);

}

fclose(fp);

2. Далее измените целое значение записи с 43 на 143 и запишите его в строку 43-й записи.

fp = fopen("records.dat", "r+");

fseek(fp, 43*sizeof(record), SEEK_SET);

fread(&record, sizeof(record), 1, fp);

record.integer =143;

sprintf(record.string, "RECORD-%d", record.integer);

fseek(fp, 43*sizeof(record), SEEK_SET);

fwrite(&record, sizeof(record), 1, fp);

fclose(fp);

3. Теперь отобразите записи в память и обратитесь к 43-й записи для того, чтобы изменить целое на 243 (и обновить строку записи), снова используя отображение в память.

f = open("records.dat", O_RDWR);

mapped = (RECORD *)mmap(0, NRECORDS*sizeof(record),

PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, f, 0);

mapped[43].integer = 243;

sprintf(mapped[43].string, "RECORD-%d", mapped[43].integer);

msync((void *)mapped, NRECORDS*sizeof(record), MS_ASYNC);

munmap((void *)mapped, NRECORDS*sizeof(record));

close(f);

exit(0);

}

В главе 13 вы встретитесь с еще одним средством совместного использования памяти — разделяемой памятью System V.

В этой главе вы увидели, как ОС Linux обеспечивает прямой доступ к файлам и устройствам, как на этих низкоуровневых функциях строятся библиотечные функции, предоставляющие гибкие решения программных проблем. В результате вы смогли написать довольно мощную процедуру просмотра каталога с помощью нескольких строк программного кода.