C - 多进程内存映射

Question

我有一项作业要求我编写一个 multi-processed 程序，该程序处理包含一串字符的 memory-mapped 文件。 parent 进程将文件映射到内存后，它会派生 2 个 children 进程来修改文件。 Child 1 输出文件内容，将文件内容转换为大写形式，然后输出文件的新内容。 Child 2 等待 1 秒让 child 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。我对这两个 child 进程的问题是，在第一次显示文件内容后，进程试图修改文件的内容，但是 child 都没有输出文件的新内容。运行或编译时我没有收到任何错误，所以我无法找出问题所在。当然，我是内存映射的新手，所以请随时告诉我我做错了什么。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;
}

那么我的输出结果如下：

**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:~$**

非常感谢任何帮助。

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。映射正确，但书写不正确。如果字符串有 n 个字符，则必须编写 n+1 个字符，因为 C 中的字符串以 null 结尾。现在你只有 n，所以所有的 C 字符串函数都会尝试访问至少一个字节，这是不好的。如果那个额外的字节不为空（零），函数将走得更远。在更多的调试中，它们可能会被归零，但在优化代码中通常不会。所以你必须使用

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

然后你这样做：

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

这只会改变指针string引用的数据，与内存映射文件无关。你应该有：

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

第二个子进程也是如此。

您的 msync() 电话也有点可疑。您将内存地址指定为 0，这不在您的内存映射文件中，因此它不会同步内容。您需要致电 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，因此您甚至可能不允许更改 string 引用的数据。在这种情况下，您似乎被允许了。

还请记住，文件的长度比字符串的长度大一个字节，因此请正确使用变量。目前您这样做，因为您将文件与文件长度同步并使用字符串长度处理字符串。

Answer 2

你让内存映射妨碍了逻辑。

要获得此工作，请注释掉所有内存映射内容并只处理文件。这将向您显示 child 都不会从输入文件中读取，更不用说向其中写入新内容了。在某些操作系统下，Linux 是一个，如果您混合读取和写入，则需要在两者之间进行查找以将写入和读取指针保持在同一位置。这可能必须是 fseek(stream, 0,SEEK_CUR);

Child 应该是这样的

// 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

因为您有多个进程作用于同一个 object，所以您必须实施写锁定（独占锁）。阅读手册页 flock(2)、fcntl (2) 和 lockf(3)。

这些协作锁可以作为信号量实现。如果没有锁定，两个 children 可能会尝试同时写入同一个字符，在这个例子中它应该无关紧要，因为一个 child 做连字符和其他字母。

现在可以取消对内存映射内容的注释。

C - 多进程内存映射

C - Memory Mapping with Multiple Processes

c

memory

mapping

mmap