может использоваться не только для организации взаимодействия процессов. Часто она выступает в качестве замены функциям
read
и
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
ls
, а второй — для программы
less
:
% ls | less
Интерпретатор также формирует канал, соединяющий стандартный выходной поток подпроцесса
ls
со стандартным входным потоком подпроцесса
less
. Таким образом, имена файлов, перечисляемые программой
ls
, 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
и
fgets
.
Листинг 5.7. (pipe.c) Общение с дочерним процессом посредством канала
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
/* 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.