具有多进程的C-内存映射

Question

我有一个任务，要求我写一个多处理的程序，它与一个包含一个字符串的内存映射文件一起工作。父进程将文件映射到内存后，它会生成2个子进程来修改该文件。子1输出文件的内容，将文件的内容转换为大写等效的内容，然后输出文件的新内容。子2等待1秒让子1完成，输出文件的内容，删除任何连字符“-”字符，然后输出文件的新内容。两个子进程的问题是，在第一次显示文件的内容之后，进程试图修改文件的内容，但是两个子进程都没有输出文件的新内容。我在运行或编译时没有错误，所以我无法找出问题所在。当然，我对内存映射还不熟悉，所以可以让我知道我做错了什么。这是我的源代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>

int main (int argc, char *argv[]) { 
    struct stat buf;
    int fd, length, status, i, j, k;
    char *mm_file;
    char *string = "this is a lowercase-sentence.";
    length = strlen(string);

    fd = open(argv[1], O_CREAT | O_RDWR, 0666); //Creates file with name given at command line
    write(fd, string, strlen(string)); //Writes the string to be modified to the file
    fstat(fd, &buf); //used to determine the size of the file

    //Establishes the mapping
    if ((mm_file = mmap(0, (size_t) buf.st_size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0)) == (caddr_t) - 1) {
       fprintf(stderr, "mmap call fails\n");
    }

    //Initializes child processes
    pid_t MC0;
    pid_t MC1;

    //Creates series of child processes which share the same parent ID
    if((MC0 = fork()) == 0) {
        printf("Child 1 %d reads: \n %s\n", getpid(), mm_file);
        //{convert file content to uppercase string};
        for (i = 0; i < length; i++) {
            string[i] = toupper(string[i]);
        }
        //sync the new contents to the file
        msync(0, (size_t) buf.st_size, MS_SYNC);
        printf("Child 1 %d reads again: \n %s\n", getpid(), mm_file);
        exit(EXIT_SUCCESS); //Exits process
    } else if ((MC1 = fork()) == 0) {
        sleep(1); //so that child 2 will perform its task after child 1 finishes
        ("Child 2 %d reads: \n %s\n", getpid(), mm_file);
        //{remove hyphens}
        for (j = 0; j < length; i++) {
            if (string[i] == '-') {
                string[i] = ' ';
            }
        }
        //sync the new contents to the file
        msync(0, (size_t) buf.st_size, MS_SYNC);
        printf("Child 2 %d reads again: \n %s\n", getpid(), mm_file);
        exit(EXIT_SUCCESS); //Exits process
   } 

   // Waits for all child processes to finish before continuing.
   waitpid(MC0, &status, 0);
   waitpid(MC1, &status, 0);

   return 0;
}

，那么我的输出如下：

**virtual-machine:~$** ./testt file

Child 1 3404 reads: 

this is a lowercase-sentence.

Child 2 3405 reads: 

this is a lowercase-sentence.

All child processes have finished. Now exiting program.

**virtual-machine:~$**

，但是我想要的结果是：

**virtual-machine:~$** ./testt file

Child 1 3404 reads: 

this is a lowercase-sentence.

Child 1 3404 reads again: 

THIS IS A LOWERCASE-SENTENCE.

Child 2 3405 reads: 

THIS IS A LOWERCASE-SENTENCE.

Child 2 3405 reads: 

THIS IS A LOWERCASE SENTENCE.

All child processes have finished. Now exiting program.

**virtual-machine:~$**

任何帮助都是非常感谢的。

Answer 1

这里有一些错误。首先，您写入文件，然后将其映射到内存中。映射是正确的，但书写不正确。如果字符串有n个字符，则必须编写n+1字符，因为C中的字符串以空结尾。现在您只有n，所以所有C字符串函数都将尝试访问至少一个字节，这是不好的。如果额外的一个字节不是null (零)，函数就会更进一步。在调试更多时，它们可能是零的，但在优化的代码中通常不会。所以你必须用

write(fd, string, strlen(string)+1); //Writes the string to be modified to the file

然后你就这么做：

    for (i = 0; i < length; i++) {
        string[i] = toupper(string[i]);
    }

这只会更改指针string引用的数据，该指针与内存映射文件无关。你应该：

    for (i = 0; i < length; i++) {
        mm_file[i] = toupper(mm_file[i]);
    }

第二个子进程也是如此。

另外，您的msync()调用也有点可疑。您将内存地址设为0，该地址不在内存映射文件中，因此它不会同步内容。你需要打电话给msync(mm_file, (size_t) buf.st_size, MS_SYNC);

此外，许多编译器会将常量字符串放入只读内存中，因此甚至不允许您更改string引用的数据。在这种情况下，你似乎被允许。

还请记住，文件的长度比字符串的长度大一个字节，所以正确使用变量。当前需要这样做，因为您用文件长度同步文件，用字符串长度处理字符串。

Answer 2

你让我的地图妨碍了逻辑。

为了让这个有用的注释出来，所有的mem地图的东西，只是工作的文件。这将告诉您，两个子文件都不是从输入文件中读取的，更不用说向它写入新的内容了。在某些操作系统下，Linux就是其中之一--如果将读和写混合在一起，则需要在两者之间寻找，以使写指针和读指针保持在同一位置。这可能需要寻找(流，0，SEEK_CUR)；

儿童一号应该像

// Lock file here
rewind(file);
printf ("child 1 reads ");
int ch;
while(1){
   ch = fgetc(file);
  if(ch == EOF) break;
  fputc (Ch,stdout );
}
 fputc('\n',stdout );

Rewind(file);
while(1){
  ch=fgetc (file);
  if(Ch == EOF) break;
  fseek(file,-1,SEEK_CUR);
  fputc (toupper (Ch),file);
  fseek(file,0,SEEK_CUR);
}

Rewind ( file);
Printf (" child 1 reads ");
while(1){
  ch=fgetc(file);
  if(Ch == EOF) break;
  fputc (Ch,file) ;
}

// Unlock file here

因为在同一个对象上有多个进程，所以必须实现写锁(排他锁)。阅读手册页群(2)、fcntl (2)和lockf(3)。

这些协作锁可以作为信号量来实现。如果没有锁定，两个孩子可能会尝试同时写到同一个字符，在这个例子中，这不应该像一个孩子做连字符和其他字母一样重要。

现在它起作用了取消你的mem地图的东西。