Linux программирование в примерах
вернуться

Роббинс Арнольд
Шрифт:

$ It was a Blustery Day /* Приглашение оболочки, cat выводит данные */

 /* Нажмите ENTER, чтобы увидеть статус завершения задания */

[1]+ Done cat <afifo /* cat завершился */

9.4. Управление дескрипторами файлов

На данный момент части загадки почти полностью составлены,

fork
и
exec
создают процессы и запускают в них программы,
pipe
создает канал, который может использоваться для IPC. Чего до сих пор не хватает, так это способа помещения дескрипторов канала на место стандартных ввода и вывода для производителя и потребителя канала.

Системные вызовы

dup
и
dup2
, совместно с
close
дают вам возможность поместить (скопировать) открытый дескриптор файла на другой номер. Системный вызов
fcntl
дает вам возможность то же самое и управлять несколькими важными атрибутами открытых файлов.

9.4.1. Дублирование открытых файлов:

dup
и
dup2

Два системных вызова создают копию открытого дескриптора файла:

#include <unistd.h> /* POSIX */

int dup(int oldfd);

int dup2(int oldfd, int newfd);

Функции следующие:

int dup(int oldfd)

Возвращает наименьшее значение неиспользуемого дескриптора файла; это копия

oldfd
.
dup
возвращает неотрицательное целое в случае успеха и -1 при неудаче.

int dup2(int oldfd, int newfd)

Делает

newfd
копией
oldfd
; если
newfd
открыт, он сначала закрывается, как при использовании
close
.
dup2
возвращает новый дескриптор или -1, если была проблема. Помните рис. 9.1, в котором два процесса разделяли общие указатели на один и тот же элемент файла в таблице файлов ядра?
dup
и
dup2
создают ту же ситуацию внутри одного процесса. См. рис. 9.4.

Рис. 9.4. Разделение дескриптора файла как результат '

dup2(1, 3)
'

На этом рисунке процесс выполнил '

dup2(1, 3)
', чтобы сделать дескриптор файла 3-й копией стандартного вывода, дескриптора файла 1. Точно как описано ранее, эти два дескриптора разделяют общее смещение открытого файла.

В разделе 4.4.2 «Открытие и закрытие файлов» мы упомянули, что

open
(и
creat
) всегда возвращают наименьшее целое значение неиспользуемого дескриптора для открываемого файла. Этому правилу следуют почти все системные вызовы, которые возвращают новые дескрипторы файлов, а не только
open
и
creat
. (
dup2
является исключением, поскольку он предусматривает способ получения конкретного нового дескриптора файла, даже если он не является наименьшим неиспользуемым дескриптором.)

При наличии правила «возвращения наименьшего неиспользуемого номера» в сочетании с функцией

dup
теперь легко поместить дескрипторы файла канала на место стандартного ввода и вывода. В предположении, что текущим процессом является оболочка и что ей необходимо создать два порожденных процесса для образования двухступенчатого канала, вот эти шаги:

1. Создать канал с помощью

pipe
. Это должно быть сделано сначала, чтобы два порожденных процесса могли унаследовать дескрипторы открытых файлов.

2. Создать то, что мы называем «левым потомком». Это процесс, стандартный вывод которого идет в канал. В данном процессе сделать следующее:

 a. Использовать '

close(pipefd[0])
', поскольку читаемый конец канала в левом потомке не нужен.

 b. Использовать '

close(1)
', чтобы закрыть первоначальный стандартный вывод.

 c. Использовать '

dup(pipefd[1])
' для копирования записываемого конца канала в дескриптор файла 1.

 d. Использовать '

close(pipefd[1])
', поскольку нам не нужны две копии открытого дескриптора.

 e. Выполнить

exec
для запускаемой программы.

3. Создать то, что мы называем «правым потомком». Это процесс, стандартный ввод которого поступает из канала. Шаги для этого потомка являются зеркальным отражением шагов для левого потомка:

 a. Использовать '

close(pipefd[1])
', поскольку записываемый конец канала в правом потомке не нужен.

 b. Использовать '

close(0)
', чтобы закрыть первоначальный стандартный ввод.

 c. Использовать '

dup(pipefd[0])
' для копирования читаемого конца канала в дескриптор файла 0.

 d. Использовать '

close(pipefd[0])
', поскольку нам не нужны две копии открытого дескриптора.

 e. Выполнить

exec
для запускаемой программы.

4. В родителе закрыть оба конца канала — '

close(pipefd[0]); close(pipefd[1])
'.

5. Наконец, использовать в родителе

wait
для ожидания завершения обоих порожденных процессов.

Обратите внимание, как важно закрыть неиспользуемые копии дескрипторов файлов каналов. Как мы отмечали ранее, файл не закрывается до тех пор, пока не будет закрыт последний открытый для него дескриптор. Это верно, даже если дескрипторы файлов разделяют несколько процессов. Закрытие не использующихся дескрипторов файлов имеет значение, поскольку процесс, читающий из канала, не получит указания конца файла, пока все копии записываемого конца не будут закрыты.