Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

Некоторые программы формируют в отображаемом файле структуры данных. При каждом следующем запуске программа повторно инициализирует файл в памяти, вследствие чего восстанавливается начальное состояние структур. В подобной ситуации следует помнить о том, что указатели на структуры будут некорректными, если они не локализованы в пределах одной отображаемой области и если файл не загружается по одному и тому же адресу.

Другой удобный прием — отображение в памяти файла /dev/zero(описывается в разделе 6.5.2, "/dev/zero"). Этот файл ведет себя так, как будто содержит бесконечное число нулевых байтов. Операции записи в него игнорируются. Описываемый прием часто применяется в пользовательских функциях выделения памяти, которым необходимо инициализировать блоки памяти.

Канал — это коммуникационное устройство, допускающее однонаправленное взаимодействие. Данные, записываемые на "входном" конце канала, читаются на "выходном" его конце. Каналы являются последовательными устройствами: данные всегда читаются в том порядке, в котором они были записаны. Канал обычно используется как средство связи между двумя потоками одного процесса или между родительским и дочерним процессами.

В интерпретаторе команд канал создается оператором |. Например, показанная ниже команда заставляет интерпретатор запустить два дочерних процесса, один — для программы ls, а второй — для программы less:

% ls | less

Интерпретатор также формирует канал, соединяющий стандартный выходной поток подпроцесса lsсо стандартным входным потоком подпроцесса less. Таким образом, имена файлов, перечисляемые программой ls, посылаются программе постраничной разбивки lessв том порядке, в котором они отображались бы нетерминале.

Информационная емкость канала ограничена. Если пишущий процесс помещает данные в канал быстрее, чем читающий процесс их извлекает, и буфер канала переполняется, то пишущий процесс блокируется до тех пор, пока буфер не освободится. И наоборот: если читающий процесс обращается к каналу, в который еще не успели поступить данные, он блокируется в ожидании данных. Таким образом, канал автоматически синхронизирует оба процесса.

Канал создается с помощью функции pipe(). Ей необходимо передать массив из двух целых чисел. В элементе с индексом 0 функция сохраняет дескриптор файла, соответствующего выходному концу канала, а в элементе с индексом 1 сохраняется дескриптор файла, соответствующего входному концу канала. Рассмотрим следующий фрагмент программы

int pipe_fds[2];

int read_fd;

int write_fd;

pipe(pipe_fds);

read_fd = pipe_fds[0];

write_fd = pipe_fds[1];

Данные, записываемые в файл write_fd, могут быть прочитаны из файла read_fd.

Функция pipe()создает два файловых дескриптора, которые действительны только в текущем процессе и его потомках. Эти дескрипторы нельзя передать постороннему процессу. Дочерний процесс получает копии дескрипторов после завершения функции fork().

В программе, показанной в листинге 5.7. родительский процесс записывает в канал строку, а дочерний процесс читает ее. С помощью функции fdopen()файловые дескрипторы приводятся к типу FILE*. Благодаря этому появляется возможность использовать высокоуровневые функции ввода-вывода, такие как printf()и fgets().

#include

#include

#include

/* Запись указанного числа копий (COUNT) сообщения (MESSAGE)

в поток (STREAM) с паузой между каждой операцией. */

void writer(const char* message, int count, FILE* stream) {

for (; count > 0; --count) {

/* Запись сообщения в поток с немедленным "выталкиванием"

из буфера. */

fprintf(stream, "%s\n", message);

fflush(stream);

/* Небольшая пауза. */

sleep(1);

}

/* Чтение строк из потока, пока он не опустеет. */

void reader(FILE* stream) {

char buffer[1024];

/* Чтение данных, пока не будет обнаружен конец потока.

Функция fgets() завершается, когда встречает символ

новой строки или признак конца файла. */

while (!feof(stream)

&& !ferror(stream)

&& fgets(buffer, sizeof (buffer), stream) != NULL)

fputs(buffer, stdout);

}

int main() {

int fds[2];

pid_t pid;

/* Создание канала. Дескрипторы обоих концов канала

помещаются в массив FDS. */

pipe(fds);

/* порождение дочернего процесса. */

pid = fork();

if (pid == (pid_t)0) {

FILE* stream;

/* Это дочерний процесс. Закрываем копию входного конца

канала. */

close(fds[1]);

/* Приводим дескриптор выходного конца канала к типу FILE*

и читаем данные из канала. */

stream = fdopen(fds[0], "r");

reader(stream);

close(fds[0]);

} else {

/* Это родительский процесс. */

FILE* stream;

/* Закрываем копию выходного конца канала. */

close(fds[0]);

/* Приводим дескриптор входного конца канала к типу FILE*

и записываем данные в канал. */

stream = fdopen(fds[1], "w");

writer("Hello, world.", 5, stream);

close(fds[1]);

}

return 0;

}

Сначала в программе объявляется массив fds, состоящий из двух целых чисел. Функция pipe()создает канал и помещает в массив дескрипторы входного и выходного концов канала. Затем функция fork()порождает дочерний процесс. После закрытия выходного конца канала родительский процесс начинает записывать строки в канал. Дочерний процесс читает строки из канала, предварительно закрыв его входной конец.

Обратите внимание на то. что в функции writer()родительский процесс принудительно "выталкивает" буфер канала, вызывая функцию fflush(). Без этого строка могла бы ""застрять" в буфере и отправиться в канал только после завершения родительского процесса.

При вызове команды ls | lessфункция fork ()выполняется дважды: один раз — для дочернего процесса ls, второй раз — для дочернего процесса less. Оба процесса наследуют копии дескрипторов канала, поэтому могут общаться друг с другом. О соединении несвязанных процессов речь пойдет ниже, в разделе 5.4.5, "Каналы FIFO".

Часто требуется создать дочерний процесс и сделать один из концов канала его стандартным входным или выходным потоком. В этом случае на помощь приходит функция dup2(), которая делает один файловый дескриптор равным другому. Вот как, например, можно связать стандартный входной поток с файлом fd: