Программирование для Linux. Профессиональный подход, Самьюэл Алекс

Программирование для Linux. Профессиональный подход

на обложку

Самьюэл Алекс

Шрифт:

Каналы часто используются для передачи данных программе, выполняющейся как подпроцесс (или приема данных от нее). Специально для этих целей предназначены функции

popen

pclose

, устраняющие необходимость в вызове функций

pipe

dup2

exec

fdopen

Сравните листинг 5.9 с предыдущим примером (листинг 5.8).

Листинг 5.9. (popen.c) Использование функций

popen

pclose

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

int main {

FILE* stream = popen("sort", "w");

fprintf(stream, "This is a test.\n");

fprintf(stream, "Hello, world.\n");

fprintf(stream, "My dog has fleas\n");

fprintf(stream, "This program is great.\n");

fprintf(stream, "One fish, two fish.\n");

return pclose(stream);

}

Функция

popen

создает дочерний процесс, в котором выполняется команда

sort

. Один этот вызов заменяет вызовы функций

pipe

fork

dup2

execlp

. Второй аргумент,

"w"

, указывает на то, что текущий процесс хочет осуществлять запись в дочерний процесс. Функция

popen

возвращает указатель на один из концов канала; второй конец соединяется со стандартным входным потоком дочернего процесса. Функция

pclose

закрывает входной поток дочернего процесса, дожидается его завершения и возвращает код статуса.

Первый аргумент функции

popen

является командой интерпретатора, выполняемой в подпроцессе

/bin/sh

. Интерпретатор просматривает переменную среды

PATH

, чтобы определить, где следует искать команду. Если второй аргумент равен

"r"

, функция возвращает указатель на стандартный выходной поток дочернего процесса, чтобы программа могла читать данные из него. Если второй аргумент равен

"w"

, функция возвращает указатель на стандартный входной поток дочернего процесса, чтобы программа могла записывать данные в него. В случае ошибки возвращается пустой указатель.

Функция

pclose

закрывает поток, указатель на который был возвращен функцией

popen

, и дожидается завершения дочернего процесса.

5.4.5. Каналы FIFO

Файл FIFO (First-In, First-Out — первым пришел, первым обслужен) — это канал, у которого есть имя в файловой системе. Любой процесс может открыть и закрыть такой файл. Процессы, находящиеся на противоположных концах канала, не обязаны быть связанными друг с другом. FIFO-файлы называют именованными каналами.

FIFO-файл создается с помощью команды

mkfifo

. Путь к файлу указывается в командной строке, например:

% mkfifo /tmp/fifo

% ls -l /tmp/fifo

prw-rw-rw- 1 samuel users 0 Jan 16 14:04 /tmp/fifo

Первый символ в строке режима (

) указывает на то, что файл имеет тип FIFO (именованный канал). Теперь в одном терминальном окне можно осуществлять чтение из файла с помощью

команды

% cat < /tmp/fifo

а в другом окне можно выполнять запись в файл:

% cat > /tmp/fifo

Попробуйте во втором окне ввести какой-то текст и нажать <Enter>. Введенный текст немедленно отобразится в первом окне. Канал закрывается нажатием клавиш <Ctrl+D> во втором окне. FIFO-файл удаляется с помощью следующей команды:

% rm /tmp/fifo

Создание FIFO-файла

FIFO-файл можно создать программным путем с помощью функции

mkfifo

. Первым аргументом является путь к файлу. Второй аргумент задает права доступа к каналу со стороны его владельца, группы и остальных пользователей (об этом пойдет речь в разделе 10.3, "Права доступа к файлам"). Поскольку у канала есть читающая и записывающая стороны, права доступа должны учитывать оба случая. Если канал не может быть создан (например, файл с таким именем уже существует), функция

mkfifo

возвращает -1. Для работы функции требуется подключить к программе файлы

Доступ к FIFO-файлу

К FIFO-файлу можно обращаться как к обычному файлу. При организации межзадачного взаимодействия одна программа должна открыть файл для записи, а другая - для чтения. Над файлом можно выполнять как низкоуровневые (

open

write

read

и др.), так и высокоуровневые (

fopen

fprintf

fscanf

fclose

и др.) функции.

Например, на низком уровне запись блока данных в FIFO-файл осуществляется следующим образом:

int fd = open(fifo_path, O_WRONLY);

write(fd, data, data_length);

close(fd);

А так выполняется чтение строки из FIFO-файла на высоком уровне:

FILE* fifo = fopen(fifo_path, "r");

fscanf(fifo, "%s", buffer);

fclose(fifo);

У FIFO-файла одновременно может быть несколько читающих и записывающих программ. Входные потоки разбиваются на атомарные блоки, размер которых определяется константой

PIPE_BUF

(4 Кбайт в Linux). Если несколько программ параллельно друг другу осуществляют запись в файл, их блоки будут чередоваться. То же самое относится к программам. одновременно читающим данные из файла.

Отличия от именованных каналов в Windows

Каналы операционных систем семейства Win32 очень напоминают каналы Linux. Основное различие касается именованных каналов, которые в Win32 функционируют скорее как сокеты. Именованные каналы Win32 способны соединять по сети процессы, выполняющиеся на разных компьютерах. В Linux для этой цели используются именно сокеты. Кроме того, в Win32 допускается, чтобы несколько программ чтения или записи работали с именованным каналом, не перекрывая потоки друг друга, а сами каналы поддерживают двунаправленный обмен данными. [17]

Именованный канал можно создать только в Windows NT. В Windows 9х программы могут устанавливать только клиентские соединения.