Linux 基本语句_9_C语言_生产者消费者

news2024/11/20 11:52:06

完整版生产者代码：

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

#define MAXLEN 10
#define ALPHABET 1
#define ALPHABET_START 'a'
#define COUNT_OF_ALPHABET 26
#define DIGIT 2
#define DIGIT_START '0'
#define COUNT_OF_DIGIT 10
#define SIGN_TYPE ALPHABET

const char * fifo_file = "./FIFO.txt";

char buf[MAXLEN];

int lock_set(int fd, int type){
	struct flock old_lock, lock;
	lock.l_whence = SEEK_SET; //加锁区域为文件开始处 
	lock.l_start = 0;//加锁区域在文件位置的相对偏移量 
	lock.l_len = 0;//加锁区域长度 
	lock.l_type = type;//锁的类型 
	lock.l_pid = -1;
	
	fcntl(fd, F_GETLK, &lock);//写入
	
	if(lock.l_type != F_UNLCK){//若未解锁 
	   if(lock.l_type == F_RDLCK){//读取锁 
	   	 printf("Read lock already set by %d\n", lock.l_pid);
	   }
	   else if(lock.l_type == F_WRLCK){
	   	printf("Write lock already set by %d\n", lock.l_pid);
	   } 
	} 
	
	/*上述可能由于不是解锁状态l_type被设置成了相应的锁值下方进行上锁操作时要再次调用type*/ 
	lock.l_type = type;
	
	if((fcntl(fd, F_SETLKW, &lock)) < 0){//上锁失败 
		printf("Lock failed:type  = %d\n", lock.l_type);
		return -1;
	}
	
	switch(lock.l_type){
		case F_RDLCK:
			printf("Read lock set by %d\n", getpid());//获取当前进程的ID
			break;
		case F_WRLCK:
		    printf("Write lock set by %d\n", getpid());
	        break;
		case F_UNLCK:
		    printf("Release lock by %d\n", getpid());//解锁返回1 
			return 1;
			break; 
	}
	
	return 0;//上锁返回0 
}

int product(void){
	int fd;
	unsigned int sign_type, sign_start, sign_count, size;
	static unsigned int counter = 0;//只会执行一次 
	if((fd = open(fifo_file, O_WRONLY|O_APPEND)) < 0){//只写方式打开 ,追加模式 
	   perror("open error");
	   return -1;
    }
    sign_type = SIGN_TYPE;//英文字符集合 
    
    switch(sign_type){
    	case ALPHABET:
		     sign_start = ALPHABEF_START;
			 sign_count = COUNT_OF_ALPHABET;//26
			 break;
		case DIGIT:
		    sign_start = DIGIT_START;
			sign_count = COUNT_OF_DIGIT;
			break;
		default:
		    return -1; 
	}
	
	sprintf(buf, "%c", (sign_start + counter));//将字符写入buf缓冲区
	counter = (counter + 1) % sign_count;
	
	lock_set(fd, F_WRLCK);//写锁
	
	if((size = write(fd, buf, strlen(buf))) < 0){//打开失败，否者写入 
		perror("producer:write error");
		return -1; 
	}
	lock_set(fd, F_UNLCK);//解锁
	
	close(fd);
	return 0; 
}

int main(int argc, const char * argv[]){
	int time_step = 1;//周期 
	int time_life = 10;//生产数量
	
	close(open(fifo_file, O_REONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0664));//创建文件 
	
	if(argc > 1){
		sscanf(argv[1], "%d", &time_step);//将argv[1]转成整数存入time_step中 
	}
	
	if(argc > 2){
		sscanf(argv[2], "%d", &time_life);
	} 
	
	while(time_life --){
		if(product() < 0){
			break;
		} 
		sleep(time_step);
	}
	return 0;
}

流程：
在这里插入图片描述

原版代码有点缺失和问题，添加的代码如下：

原版代码缺少创建文件函数，以及没有对文件清空的函数
每次启动一轮生产，为了方便观察将文件上次生产的内容清空：

close(open(fifo_file, O_REONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0664));//创建文件&清空

文件打开模式必须是追加模式，否则生产的新数据会覆盖原有数据：

if((fd = open(fifo_file, O_WRONLY|O_APPEND)) < 0)

运行效果：

FIFO.txt文件上次运行时残留有数据
在这里插入图片描述

生产五个数据：
在这里插入图片描述
文件之前生产信息被清除，取而代之的是新数据：

在这里插入图片描述

完整版消费者代码：

 #include <stdio.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <unistd.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <sys/file.h> 
 #include <string.h>
 
 #define MAX_FILE_SIZE 100 * 1024 * 102
 
 
 const char *fifo_file  = "./FIFO.txt";
                                       
 const char *temp_file = "./temp";
 

int lock_set(int fd, int type){
        struct flock old_lock, lock;
        lock.l_whence = SEEK_SET; //加锁区域为文件开始处 
        lock.l_start = 0;//加锁区域在文件位置的相对偏移量 
        lock.l_len = 0;//加锁区域长度 
        lock.l_type = type;//锁的类型 
        lock.l_pid = -1;

        fcntl(fd, F_GETLK, &lock);//写入

        if(lock.l_type != F_UNLCK){//若未解锁 
              if(lock.l_type == F_RDLCK){//读取锁 
                 printf("Read lock already set by %d\n", lock.l_pid);
              }
             else if(lock.l_type == F_WRLCK){
                 printf("Write lock already set by %d\n", lock.l_pid);
            }
      }                     
     /*上述可能由于不是解锁状态l_type被设置成了相应的锁值下方进行上锁操作时要再次调用type*/ 
    lock.l_type = type;                                         
    if((fcntl(fd, F_SETLKW, &lock)) < 0){//上锁失败             
       printf("Lock failed:type  = %d\n", lock.l_type);
       return -1;
    }
     
    switch(lock.l_type){
        case F_RDLCK:
                    printf("Read lock set by %d\n", getpid());//获取当前进程的ID
                    break;                                                                     
        case F_WRLCK:
                    printf("Write lock set by %d\n", getpid());
                    break;
        case F_UNLCK:
                    printf("Release lock by %d\n", getpid());//解锁返回1 
                    return 1;
                    break;
    }
    return 0;//上锁返回0 
}

int customing(const char * myfifo, int need){
        int fd;
        char buf;
        int counter = 0;
        if((fd = open(myfifo, O_RDONLY)) < 0){//只读 
            perror("FunctI/On customing error");
            return -1;
        }
        printf("Enjoy:");
        lseek(fd, SEEK_SET, 0);
        while(counter < need){
           
           while((read(fd, &buf, 1) == 1) && (counter < need)){//read期望读取的字符数与实际所读一样&&.... 
              fputc(buf, stdout);//打印到显示屏 
              counter ++;
           }
           
        }
        fputs("\n", stdout);
         

        close(fd);
        return 0;
}                                                                                                         

int myfilecopy(const char * sour_file, const char * dest_file, int offset, int count, int copy_mode){
        int in_file, out_file;
        int counter = 0;
        char buff_unit;

        if((in_file = open(sour_file, O_RDONLY|O_NONBLOCK)) < 0){//非阻塞只读 
            perror("FunctI/On my filecopy error int source file\n");
            return -1;
        }

        if((out_file = open(dest_file, O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC|O_NONBLOCK, 0664)) < 0){//非阻塞&打开或创建 
            perror("FUNCTI/O myfilecopy error in destinatI/on file");
            return -1;
        }
        lseek(in_file, offset, SEEK_SET);//设置指针到指定位置

        while((read(in_file, &buff_unit, 1) == 1) && (counter < count)){//读取 
            write(out_file, &buff_unit, 1);//写入 
            counter ++;
        }

        close(in_file);
        close(out_file);
        return 0;
}

 int custom(int need){
         int fd;
         customing(fifo_file, need);//取
 
         if((fd = open(fifo_file, O_RDWR)) < 0){//读写方式打开 
             perror("FunctI/On myfilecopy error in source_file");
             return  -1;
         }
 
         lock_set(fd, F_WRLCK);//上锁，写入锁 
         myfilecopy(fifo_file, temp_file, need, MAX_FILE_SIZE, 0);//将第一个文件内容复制到另一个文件，偏移>
         myfilecopy(temp_file, fifo_file, 0, MAX_FILE_SIZE, 0);
         lock_set(fd, F_UNLCK);//解锁 
 
         unlink(temp_file);//删除 
 
         close(fd);
         return 0;
 }

 int main(int argc, const char *argv[]){
         int customer_capacity = 0;
 
             if(argc > 1){
                sscanf(argv[1], "%d", &customer_capacity);//消费数目写入 
             }
 
             if(customer_capacity > 0){
               custom(customer_capacity);
             }
 
             return 0;
 }

这里对open函数进行再次扩充讲解：

当文件被一个进程植入写入锁的时候，另一个进程仍可以通过open函数获取该文件的标志位，但却不能进行read或write函数操作，因为会受到写入锁的阻止

朴素的将写入锁是阻止其他进程对文件的读写操作，而不是open操作

在这里插入图片描述
之前一直不理解为什么下列语句不会报错，通过用printf函数取点才发现问题

if((fd = open(myfifo, O_RDONLY)) < 0){//只读 
        perror("FunctI/On customing error");
        return -1;
}

看来看课本和懂课本是天差地别的

还有一点注意的是：

生产者代码中的：

while(time_life --){
	if(product() < 0){
		break;
	} 
	sleep(time_step);
}

其中：

sleep(time_step);

这个延时语句作用巨大：

lock_set(fd, F_WRLCK);//上锁，写入锁 
myfilecopy(fifo_file, temp_file, need, MAX_FILE_SIZE, 0);//将第一个文件内容复制到另一个文件，偏移>
myfilecopy(temp_file, fifo_file, 0, MAX_FILE_SIZE, 0);
lock_set(fd, F_UNLCK);//解锁

其作用是为了让消费者中这个文件挪动语句能有时间完成

例如文件中生产abc,消费a,所以挪位后为abc

效果：

已生产五个字符：
在这里插入图片描述

消费四个：
在这里插入图片描述

最后剩一个：

在这里插入图片描述

同时进行如下：

在这里插入图片描述

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