Программирование для Linux. Профессиональный подход
вернуться

Самьюэл Алекс
Шрифт:

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.

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