Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows

/* … Стандартный код — для данного примера не является существенным … */

}

fclose(fin);

/* Записать результаты. */

fout = fopen(output_file, "w");

if (fout == NULL) return 2;

fprintf(fout, " %9d %9d %9d %s\n", nl, nw, nc, input_file);

fclose(fout);

return 0;

}

_declspec(dllexport)

int toupperip(char * command, char * output_file)

/* Преобразует входные данные к верхнему регистру; выполняется внутри процесса. */

/* Вторая лексема задает входной файл (первая лексема – "toupperip"). */

{

/* … */

extract_token(1, command, input_file);

fin = fopen(input_file, "r");

if (fin == NULL) return 1;

fout = fopen(output_file, "w");

if (fout == NULL) return 2;

while ((c = fgetc (fin)) != EOF) {

if (c == '\0') break;

if (isalpha(c)) с = toupper(c);

fputc(c, fout);

}

fclose(fin);

fclose(fout);

return 0;

}

static void extract_token(int it, char * command, char * token) {

/* Извлекает из "команды" лексему номер "it" (номером первой лексемы */

/* является "0"). Результат переходит в "лексему" (token) */

/* В качестве разделителей лексем используются пробелы. … */

return;

}

Программы serverSK и clientSK взаимодействуют между собой, обмениваясь сообщениями, каждое из которых состоит из 4-байтового заголовка, содержащего размер сообщения, и собственно содержимого. Обычной альтернативой такому подходу служат сообщения, отделяемые друг от друга символами конца строки (или перевода строки).

Трудность работы с такими сообщениями заключается в том, что длина сообщения заранее не известна, в связи с чем приходится проверять каждый поступающий символ. Однако получение по одному символу за один раз крайне неэффективно, и поэтому символы сохраняются в буфере, содержимое которого может включать один или несколько символов конца строки и составные части одного или нескольких сообщений. При этом в промежутках между вызовами функции получения сообщений необходимо поддерживать неизменным содержимое и состояние буфера. В однопоточной среде для этой цели могут быть использованы ячейки статической памяти, но совместное использование несколькими потоками одной и той же статической переменной невозможно.

В более общей формулировке, мы сталкиваемся здесь с проблемой сохранения долговременных состояний в многопоточной среде (multithreaded persistent state problem). Эта проблема возникает всякий раз, когда безопасная в отношении многопоточного выполнения функция должна поддерживать сохранение некоторой информации от одного вызова функции к другому. Такая же проблема возникает при работе с функцией strtook, входящей в стандартную библиотеку С, которая предназначена для просмотра строки для последовательного нахождения экземпляров определенной лексемы.

В искомом решении сочетаются несколько компонентов:

• Библиотека DLL, в которой содержатся функции, обеспечивающие отправку и прием сообщений.

• Функция, представляющая точку входа в DLL.

• Локальная область хранения потока (TLS, глава 7). Подключение процесса к библиотеке сопровождается созданием индекса DLL, а отключение — уничтожением. Значение индекса хранится в статическом хранилище, доступ к которому имеют все потоки.

• Структура, в которой хранится буфер и его текущее состояние. Структура распределяется всякий раз, когда к библиотеке подключается новый поток, и его адрес сохраняется в записи TLS для данного потока. При отсоединении потока от библиотеки память, занимаемая его структурой, освобождается.

Таким образом, TLS играет роль статического хранилища, и у каждого потока имеется собственная уникальная копия этого хранилища.

Программа 12.4 представляет собой DLL, содержащую две функции для обработки символьных строк (в именах которых в данном случае присутствует "CS", от character string — строка символов), или потоковые функции сокета (socket streaming functions): SendCSMessage и ReceiveCSMessage, а также точку входа DllMain (см. главу 5). Указанные две функции играют ту же роль, что и функция ReceiveMessage, а также функции, использованные в программах 12.1 и 12.2, и фактически заменяют их.

Функция DllMain служит характерным примером решения проблемы долговременных состояний в многопоточной среде и объединяет TLS и библиотеки DLL.

Освобождать ресурсы при отсоединении потоков (случай DLL_THREAD_DETACH) особенно важно в случае серверной среды; если этого не делать, то ресурсы сервера, в конечном счете, исчерпаются, что может привести к сбоям в его работе или снижению производительности или к тому и другому одновременно.

Примечание

Некоторые из иллюстрируемых ниже концепций прямого отношения к сокетам не имеют, но, тем не менее, рассматриваются именно здесь, а не в предыдущих главах, поскольку данный пример предоставляет удобную возможность для иллюстрации методов создания безопасных многопоточных DLL в реалистических условиях.

Использующие эту DLL коды клиента и сервера, незначительно измененные по сравнению с программами 12.1 и 12.2, доступны на Web-сайте книги.

/* SendReceiveSKST.с — DLL многопоточного потокового сокета. */

/* В качестве разделителей сообщений используются символы конца */

/* строки ('\0'), так что размер сообщения заранее не известен. */

/* Поступающие данные буферизуются и сохраняются в промежутках между */

/* вызовами функций. */

/* Для этой цели используются локальные области хранения потоков */

/* (Thread Local Storage, TLS), обеспечивающие каждый из потоков */

/* собственным закрытым "статическим хранилищем". */

#define _NOEXCLUSIONS

#include "EvryThng.h"

#include "ClntSrvr.h" /* Определяет записи запроса и ответа. */

typedef struct STATIC_BUF_T {

/* "static_buf" содержит "static_buf_len" байтов остаточных данных. */

/* Символы конца строки (нулевые символы) могут присутствовать, а могут */

/* и не присутствовать. */

char static_buf[MAX_RQRS_LEN] ;

LONG32 static_buf_len;

} STATIC_BUF;

static DWORD TlsIx = 0; /* Индекс TLS – ДЛЯ КАЖДОГО ПРОЦЕССА СВОЙ ИНДЕКС.*/

/* Для однопоточной библиотеки использовались бы следующие определения:

static char static_buf [MAX_RQRS_LEN];

static LONG32 static_buf_len; */

/* Основная функция DLL. */

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpvReserved) {

STATIC_BUF * pBuf;

switch (fdwReason) {

case DLL_PROCESS_ATTACH:

TlsIx = TlsAlloc();

/* Для основного потока подключение отсутствует, поэтому во время подключения процесса необходимо выполнить также операции по подключению потока. */