Программирование для Linux. Профессиональный подход, Самьюэл Алекс

Программирование для Linux. Профессиональный подход

на обложку

Самьюэл Алекс

Шрифт:

5.3.5. Применения функции mmap

Функция

mmap

может использоваться не только для организации взаимодействия процессов. Часто она выступает в качестве замены функциям

read

write

. Например, вместо того чтобы непосредственно загружать содержимое файла в память, программа может связать файл с отображаемой памятью и сканировать его путем обращения к памяти. Иногда это удобнее и быстрее, чем выполнять операции файлового ввода-вывода.

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.

5.4. Каналы

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

, а второй — для программы

less

% ls | less

Интерпретатор также формирует канал, соединяющий стандартный выходной поток подпроцесса

со стандартным входным потоком подпроцесса

less

. Таким образом, имена файлов, перечисляемые программой

, посылаются программе постраничной разбивки

less

в 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.

5.4.1. Создание каналов

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

5.4.2. Взаимодействие родительского и дочернего процессов

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

fgets

Листинг 5.7. (pipe.c) Общение с дочерним процессом посредством канала

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>