В этой главе вы узнали, как создать несколько потоков исполнения внутри процесса, которые совместно используют глобальные переменные. Вы рассмотрели два способа управления — семафоры и мьютексы, применяемые потоками для доступа к важным фрагментам кода и данным. Далее вы увидели, как управлять атрибутами потоков и, в особенности, как можно отсоединить потоки от основного, не заставляя его ждать завершения созданных им потоков. После краткого обзора способов формирования в одном потоке запросов на отмену других потоков и вариантов управления такими запросами в потоке, получившем их, мы представили программу с множественными одновременно выполняющимися потоками.

Объем книги не позволяет обсудить все до единой функции и тонкости, связанные с потоками, но теперь у вас достаточно знаний для того, чтобы начать писать собственные программы, применяющие потоки, и изучать глубоко скрытые свойства потоков, читая страницы интерактивного справочного руководства.

Глава 13

Связь между процессами: каналы

В главе 11 вы видели очень простой способ пересылки сообщений между процессами с помощью сигналов. Вы формировали уведомляющие события, которые могли бы применяться для вызова ответа, но передаваемая информация была ограничена номером сигнала.

В этой главе вы познакомитесь с каналами, которые позволяют процессам обмениваться более полезной информацией. В конце этой главы вы примените свои вновь приобретенные знания для новой реализации программы, управляющей базой данных компакт-дисков, в виде клиент-серверного приложения.

В данной главе мы обсудим следующие темы:

□ определение канала;

□ каналы процессов;

□ вызовы каналов;

□ родительские и дочерние процессы;

□ именованные каналы — FIFO;

□ замечания, касающиеся клиент-серверных приложений.

Что такое канал?

Мы применяем термин "канал" для обозначения соединения потока данных одного процесса с другим. Обычно вы присоединяете или связываете каналом вывод одного процесса с вводом другого.

Большинство пользователей Linux уже знакомы с идеей конвейера, связывающего вместе команды оболочки так, что вывод одного процесса поставляет данные прямо во ввод другого. В случае команд оболочки это делается с помощью символа конвейера или канала, соединяющего команды следующим образом:

cmd1 | cmd2

Командная оболочка организует стандартный ввод и вывод двух команд так, что:

□ стандартный ввод cmd1 поступает с клавиатуры терминала;

□ стандартный вывод cmd1 поставляется cmd2 как ее стандартный ввод;

□ стандартный вывод cmd2 подсоединен к экрану терминала.

На самом деле командная оболочка заново соединила потоки стандартных ввода и вывода так, что потоки данных проходят с клавиатурного ввода через две команды и выводятся на экран. На рис. 13.1 приведено визуальное представление этого процесса.

Рис. 13.1 

В этой главе вы увидите, как достичь этого эффекта в программе и как можно использовать каналы для связи многих процессов, что позволит создать простую клиент-серверную систему.

Каналы процессов

Возможно, простейший способ передачи данных между программами — применение функций popen и pclose. У них следующие прототипы:

#include

FILE *popen(const char *command, const char *open_mode);

int pclose(FILE *stream_to_close);

popen

Функция popen позволяет программе запустить другую программу как новый процесс и либо передать ей данные, либо получить их из нее. Строка command — это имя программы для выполнения вместе с любыми параметрами, параметр open_mode должен быть "r" или "w".

Если open_mode — "r", вывод вызванной программы становится доступен вызывающей программе и может быть считан из возвращаемого функцией popen файлового потока FILE* с помощью обычных функций библиотеки stdio, предназначенных для чтения (например, fread). Но если open_mode — "w", программа может отправить данные вызванной команде с помощью вызова функции fwrite. Далее вызванная программа сможет читать данные из своего стандартного ввода. Обычно вызванная программа не знает, что она считывает данные из другого процесса; она просто читает свой поток стандартного ввода и воздействует на него.

Вызов функции popen должен задавать "r" или "w"; никакого другого значения стандартной реализацией popen не поддерживается. Это означает, что вы не можете вызвать другую программу и одновременно читать из нее и писать в нее. В случае сбоя popen возвращает пустой указатель. Если вы хотите создать двунаправленную связь с помощью каналов, стандартное решение — применить два канала: по одному для потока данных каждого направления.

pclose