Основы программирования в Linux

Мэтью Нейл

Итак, как же

dup

помогает в обмене данными между процессами? Хитрость кроется в знании того, что дескриптор стандартного файла ввода всегда 0 и что

dup

всегда возвращает новый файловый дескриптор, применяя наименьший доступный номер. Сначала закрыв дескриптор 0, а затем вызвав

dup

, вы получите новый файловый дескриптор с номером 0. Поскольку новый файловый дескриптор — это дубликат существующего, стандартный ввод изменится и получит доступ к файлу или каналу, файловый дескриптор которого вы передали в функцию

dup

. В результате вы создадите два файловых дескриптора, которые ссылаются на один и тот же файл или канал и один из них будет стандартным вводом.

Управление

файловым дескриптором с помощью close и dup

Легче всего понять, что происходит, когда вы закрываете файловый дескриптор 0 и затем вызываете

dup

, если рассмотреть состояние первых четырех файловых дескрипторов, изменяющихся последовательно друг за другом (табл. 13.1).

Таблица 13.1

Номер файлового дескриптора	Первоначально	После закрытия файлового дескриптора 0	После вызова dup
0	Стандартный ввод	{closed}	Файловый дескриптор канала
1	Стандартный вывод	Стандартный вывод	Стандартный вывод
2	Стандартный поток ошибок	Стандартный поток ошибок	Стандартный поток ошибок
3	Файловый дескриптор канала	Файловый дескриптор канала	Файловый дескриптор канала

А теперь выполните упражнение 13.8.

Упражнение 13.3. Каналы и

dup

Давайте вернемся к предыдущему примеру, но на этот раз вы измените дочернюю программу, заменив в ней файловый дескриптор stdin концом считывания

read

созданного вами канала. Вы также выполните некоторую реорганизацию файловых дескрипторов, чтобы дочерняя программа могла правильно определить конец данных в канале. Как обычно, мы пропустили некоторые проверки ошибок для краткости.

Превратите программу pipe3.c в pipe5.c с помощью следующего программного кода:

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

int main {

 int data_processed;

 int file pipes[2];

 const char some_data[] = "123";

 pid_t fork_result;

 if (pipe(file_pipes) == 0) {

fork_result = fork;

if (fork_result == (pid_t)-1) {

fprintf(stderr, "Fork failure");

exit(EXIT_FAILURE);

}

if (fork_result == (pid_t)0) {

close(0);

dup(file_pipes[0];

close(file_pipes[0]);

close(file_pipes[1]);

execlp("od", "od", "-c", (char*)0);

exit(EXIT_FAILURE);

} else {

close(file_pipes[0]);

data_processed = write(file_pipes[1], some_data,

strlen(some_data));

close(file_pipes[1]);

printf("%d — wrote %d bytes\n", (int)getpid, data_processed);

}

 }

 exit(EXIT_SUCCESS);

}

У

этой программы следующий вывод:

$ ./pipe5

22495 - wrote 3 bytes

0000000 1 2 3

0000003

Как это работает

Как и прежде, программа создает канал, затем выполняет вызов

fork

, создавая дочерний процесс. В этот моменту обоих процессов, родительского и дочернего, есть файловые дескрипторы для доступа к каналу, по одному для чтения и записи, т.е. всего четыре открытых файловых дескриптора.

Давайте первым рассмотрим дочерний процесс. Он закрывает свой стандартный ввод с помощью

close(0)

и затем вызывает

dup(file_pipes[0])

. Этот вызов дублирует файловый дескриптор, связанный с концом

read

канала, как файловый дескриптор 0, стандартный ввод. Далее дочерний процесс закрывает исходный файловый дескриптор для чтения из канала,

file_pipes[0]

. Поскольку этот процесс никогда не будет писать в канал, он также закрывает файловый дескриптор для записи в канал,

file_pipes[1]

. Теперь у дочернего процесса единственный файловый дескриптор, связанный с каналом, файловый дескриптор 0, его стандартный ввод.

Далее дочерний процесс может применить

exec

для вызова любой программы, которая читает стандартный ввод. В данном случае мы используем команду

od

. Команда

od

будет ждать, когда данные станут ей доступны, как если бы она ждала ввода с терминала пользователя. В действительности без специального программного кода, позволяющего непосредственно выяснить разницу, она не будет знать, что ввод приходит из канала, а не с терминала.

Родительский процесс начинает с закрытия конца чтения канала,

file_pipes[0]

, потому что он никогда не будет читать из канала. Затем он пишет данные в канал. Когда все данные записаны, родительский процесс закрывает конец записи в канал и завершается. Поскольку теперь нет файловых дескрипторов, открытых для записи в канал, программа

od

сможет считать три байта, записанных в канал, но последующие операции чтения далее будут возвращать 0 байтов, указывая на конец файла. Когда

read

вернет 0, программа

od

завершится. Это аналогично выполнению команды

od

, введенной с терминала, и последующему нажатию комбинации клавиш <Ctrl>+<D> для отправки признака конца файла команде

od

.

На рис. 13.3 показан результат вызова

pipe

, на рис. 13.4 — результат вызова

fork

, а на рис. 13.5 представлена программа, когда она готова к передаче данных.

Рис. 13.3

Рис. 13.4

Рис. 13.5

Именованные каналы: FIFO