Особенности поведения при работе с файлами

Понятие неименованного канала. Системный вызов pipe()

Прототип системного вызова:

#include < unistd.h>

int pipe(int *fd);

Описание системного вызова

Системный вызов pipe предназначен для создания pip'a внутри операционной системы.

Параметр fd является указателем на массив из двух целых переменных. При нормальном завершении вызова в первый элемент массива - fd[0] - будет занесен файловый дескриптор, соответствующий выходному потоку данных pip'a и позволяющий выполнять только операцию чтения, а во второй элемент массива – fd[1] - будет занесен файловый дескриптор, соответствующий входному потоку данных и позволяющий выполнять только операцию записи.

Возвращаемые значения

Системный вызов возвращает значение 0 при нормальном завершении и значение -1 при возникновении ошибок.

В процессе работы системный вызов организует выделение области памяти под буфер и указатели и заносит информацию, соответствующую входному и выходному потокам данных, в два элемента таблицы открытых файлов, связывая тем самым с каждым pip'oм два файловых дескриптора. Для одного из них разрешена только операция чтения из pip'a, а для другого - только операция записи в pipe. Для выполнения этих операций мы можем использовать те же самые системные вызовы read() и write(), что и при работе с файлами.

Естественно, по окончании использования входного или/и выходного потока данных, нужно закрыть соответствующий поток с помощью системного вызова close () для освобождения системных ресурсов. Необходимо отметить, что, когда все процессы, использующие pipe, закрывают все ассоциированные с ним файловые дескрипторы, операционная система ликвидирует pipe. Таким образом, время существования pip'a в системе не может превышать время жизни процессов, работающих с ним.

Организация связи через pipe между процессом-родителем и процессом-потомком.Наследование файловых дескрипторов при вызовах fork() и ехес().

Понятно, что если бы все достоинство pip'oв сводилось к замене функции копирования из памяти в память внутри одного процесса на пересылку информации через операционную систему, то овчинка не стоила бы выделки.

Однако таблица открытых файлов наследуется процессом-ребенком при порождении нового процесса системным вызовом fork() и входит в состав неизменяемой части системного контекста процесса при системном вызове exec() (за исключением тех потоков данных, для файловых дескрипторов которых был специальными средствами выставлен признак, побуждающий операционную систему закрыть их при выполнении exec(), однако их рассмотрение выходит за рамки нашего курса). Это обстоятельство позволяет организовать передачу информации через pipe между родственными процессами, имеющими общего прародителя, создавшего pipe.

Пример программы для организации однонаправленной связи между родственными процессами через pipe

Int main()

{

int fd[2], result;
size_t size;

char resstring[14];

/* Попытаемся создать pipe */

if(pipe(fd) < 0){

/* Если создать pipe не удалось, печатаем об этом сообщение и прекращаем работу */

printf(" Can\'t create pipe\n" );

exit(-1);

}

/* Порождаем новый процесс */

result = fork();

if(result){

/* Если создать процесс не удалось, сообщаем об этом и завершаем работу */

printf (" Can\'t fork child\n" )_;

exit (-1);

}

else if (result > 0) {

/* Мы находимся в родительском процессе, которыйбудет передавать информацию процессу-ребенку. В этом процессе выходной поток данных нам не понадобится, поэтому закрываем его.*/

close(fd[0]);

/* Пробуем записать в pipe 14 байт, т.е. всю строку " Hello, world! " вместе с признаком конца строки */

size = write(fd[l], " Hello, world! ", 14);

if(size! = 14) {

/* Если записалось меньшее количество байт, сообщаем об ошибке и завершаем работу */

printf(" Can\'t write all string\n" );

exit(-1);

}

/* Закрываем входной поток данных, на этом родитель прекращает работу */

close(fd[1]);

printf(" Parent exit\n" );

}

else {

/* Мы находимся в порожденном процессе, который будет получать информацию от процесса-родителя. Он унаследовал от родителя таблицу открытых файлов и, зная файловые дескрипторы, соответствующие pip'у, может его использовать. В этом процессе входной поток данных нам не понадобится, поэтому закрываем его.*/

close(fd[l])_;

/* Пробуем прочитать из pip'a 14 байт в массив, т.е. всю записанную строку */

size = read(fd[0], resstring, 14);

if(size < 0) {

/* Если прочитать не смогли, сообщаем об ошибке и завершаем работу */

printf(" Can\'t read string\n" };

exit(-1); }

/* Печатаем прочитанную строку */

printf(" %s\n", resstring);

/* Закрываем входной поток и завершаем работу */

close(fd[0]);

}

return 0;

}