Программирование для Linux. Профессиональный подход

 unsigned const range = high - low + 1;
 return
 low + (int)(((double)range) * rand / (RAND_MAX + 1.0));
}

int main (int argc, char* const argv[]) {
 int fd;
void* file_memory;

 /* Инициализация генератора случайных чисел. */
 srand(time(NULL));

 /* подготовка файла, размер которого будет достаточен для
записи беззнакового целого числа. */
 fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
 lseek(fd, FILE_LENGTH+1, SEEK_SET);
 write(fd, "", 1);
 lseek(fd, 0, SEEK_SET);

 /* Создание отображаемой области. */
 file_memory =
 mmap(0, FILE_LENGTH, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
 close(fd);
 /* Запись случайного числа в отображаемую память. */
 sprintf((char*)file_memory,
 "%d\n", random_range(-100, 100));
 /* Освобождение памяти (не обязательно, так как программа
 завершается). */
 munmap(file_memory, FILE_LENGTH);
 return 0;
}

Программа mmap-write пытается открыть файл и, если он не существует, создает его. Третий аргумент функции open указывает на то, что файл доступен для чтения/записи. Поскольку длина файла неизвестна, с помощью функции lseek мы убеждаемся в том, что файл имеет достаточную длину для записи беззнакового целого числа, а затем возвращаемся в начало файла.

Программа закрепляет файл за областью памяти и закрывает его дескриптор, так как в нем больше нет необходимости. После этого программа записывает случайное число в отображаемую память, т.е. в файл, и освобождает память. В принципе, вызывать функцию munmap нет необходимости, так как ОС Linux автоматически освободит память при завершении программы.

Листинг 5.6. (mmap-read.c) Чтение случайного числа из файла, отображаемого в памяти

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#define FILE_LENGTH 0x100

int main(int argc, char* const argv[]) {
 int fd;
 void* file_memory;
 int integer;

 /* Открытие файла. */
 fd = open(argv[1], O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);
 /* Создание отображаемой области. */
 file_memory =
 mmap(0, FILE_LENGTH, PROT_READ | PROT_WRITE,
 MAP_SHARED, fd, 0);
 close(fd);

 /* Чтение целого числа и вывод его на экран. */
 sscanf(file_memory, "%d", &integer);
 printf("value: %d\n", integer);
 /* Удваиваем число и записываем его обратно в файл. */
 sprintf((char*)file_memory, "%d\n", 2 * integer);
/* Освобождение памяти (не обязательно, так как программа
 завершается). */
 munmap(file_memory, FILE_LENGTH);
 return 0;
}

Программа mmap-read читает число из файла, а затем удваивает его и записывает обратно в файл. Сначала файл открывается для чтения/записи. Поскольку предполагается, что файл содержит число, проверка с помощью функции lseek, как в предыдущей программе, не требуется. Чтение содержимого памяти и его анализ выполняет функция lseek. Функция sprintf форматирует число и записывает его в память.

Ниже показан пример запуска обеих программ. Им на вход передается файл /tmp/integer-file.

% ./mmap-write /tmp/integer-file
% cat /tmp/integer-file
42
% ./mmap-read /tmp/integer-file
value: 42
% cat /tmp/integer-file
84

Обратите внимание: значение 42 оказалось записано в файл на диске, хотя функция write не вызывалась. Последующее чтение файла осуществлялось без функции read. Целое число записывалось в файл и извлекалось из него в текстовом виде (с помощью функций sprintf и sscanf). Это сделано исключительно в демонстрационных целях. В действительности отображаемый файл может содержать не только текст, но и двоичные данные.

5.3.3. Совместный доступ к файлу

Процессы могут взаимодействовать друг с другом через области отображаемой памяти, связанные с одним и тем же файлом. Если в функции mmap указать флаг MAP_SHARED, все данные, заносимые в отображаемую память, будут немедленно записываться в файл, т.е. становиться видимыми другим процессам. При отсутствии этого флага ОС Linux может осуществлять предварительную буферизацию записываемых данных.

С другой стороны, с помощью функции msync можно заставить операционную систему перенести содержимое буфера в дисковый файл. Первые два параметра этой функции такие же, как и в функции munmap. Третий параметр может содержать следующие флаги.

■ MS_ASYNC. Операция обновления ставится в очередь планировщика и будет выполнена, но не обязательно до того, как функция завершится.

■ MS_SYNC. Операция обновления выполняется немедленно. До ее завершения функция блокируется. Флаги MS_ASYNC и MS_SYNC нельзя указывать одновременно.

■ MS_INVALIDATE. Все остальные отображаемые области помечаются как недействительные и подлежащие обновлению.

Следующая функция обновляет файл, область отображения которого начинается с адреса mem_addr и имеет длину mem_length:

msync(mem_addr, mem_length, MS_SYNC | MS_INVALIDATE);

Как и в случае совместного использования сегментов памяти, при работе с отображаемыми областями необходимо придерживаться определенного порядка во избежание конкуренции. Например, можно создать семафор, который позволит только одному процессу обращаться к отображаемой памяти в конкретный момент времени. Можно также воспользоваться функцией fcntl и поставить на файл блокировку чтения или записи (об этом рассказывается в разделе 8.3, "Функция fcntl: блокировки и другие операции над файлами").