Другая проблема, за которой нужно следить, заключается в том, что функция
realloc
возвращает пустой указатель при невозможности изменить размер блока памяти. Это означает, что в приложениях следует избегать кода, подобного приведенному далее:
my_ptr = malloc(BLOCK_SIZE);
...
my_ptr = realloc(my_ptr, BLOCK_SIZE * 10);
Если
realloc
завершится аварийно, она вернет пустой указатель; переменная
my_ptr
будет указывать в никуда и к первоначальной области памяти, выделенной функцией
malloc
, больше нельзя будет обратиться с помощью указателя
my_ptr
. Следовательно, было бы полезно сначала запросить новый блок памяти с помощью
malloc
, а затем скопировать данные из старого блока памяти в новый блок с помощью функции
memcpy
и освободить старый блок памяти вызовом
free
. При возникновении ошибки это позволит приложению сохранить доступ к данным, хранящимся в первоначальном блоке памяти, возможно, на время организации корректного завершения программы.
Блокировка файлов
Блокировка файлов — очень важная составляющая многопользовательских многозадачных операционных систем. Программы часто нуждаются в совместно используемых данных, обычно хранящихся в файлах, и очень важно, что у этих программ есть способ управления файлом. Файл может быть при этом безопасно обновлен или программа может пресечь свои попытки чтения файла, находящегося в переходном состоянии во время записи в него данных другой программой.
У системы Linux есть несколько средств, которые можно применять для блокировки файлов. Простейший способ — блокировка файла на элементарном уровне, когда ничего не может произойти при установленной блокировке. Он предоставляет программе метод создания файлов, обеспечивающий уникальность файла и невозможность одновременного создания этого файла другой программой.
Второй способ более сложный, он позволяет программам блокировать части файла для получения исключительного права доступа к ним. Есть два метода реализации этого варианта блокировки. Мы рассмотрим подробно только один из них, поскольку второй очень похож и отличается от первого немного иным интерфейсом.
Создание файлов с блокировкой
Многие приложения нуждаются в возможности создания ресурса в виде файла с блокировкой. Другие программы после этого могут проверить файл, чтобы узнать, есть ли у них право доступах ресурсу.
Как правило, эти заблокированные файлы находятся в специальном месте и имеют имена, связанные с управляемыми ими ресурсами. Например, когда используется модем, система Linux создает файл с блокировкой, часто применяя каталог в каталоге /var/spool.
Помните о том, что блокировки файлов действуют только как индикаторы; программы должны сотрудничать для их применения. Такие блокировки называют рекомендательными (advisory lock), в отличие от обязательных блокировок (mandatory lock), при которых система инициирует блокирование.
Для создания файла с блокировкой (упражнение 7.7) можно использовать системный вызов
open
, определенный в файле fcntl.h (уже встречавшемся в предыдущих главах) и содержащий набор флагов
O_CREAT
и
O_EXCL
. Этот способ позволяет проверить, не существует ли уже такой файл, и затем создать его за одну элементарную неделимую операцию.
Упражнение 7.7. Создание файла с блокировкой
В программе lock1.c вы сможете увидеть файл с блокировкой в действии.
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
int main() {
int file_desc;
int save_errno;
file_desc = open("/tmp/LCK.test", O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, 0444);
if (file_desc == -1) {
save errno = errno;
printf("Open failed with error %d\n", save_errno);
} else {
printf("Open succeeded\n");
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
Выполнив программу первый раз, вы получите следующий вывод:
$ <b>./lock1</b>
Open succeeded
Но при повторной попытке вы получите результат, приведенный далее:
$ <b>./lock1</b>
Open failed with error 17
Как это работает
Для создания файла с именем /tmp/LCK.test программа выполняет вызов, использующий флаги
O_CREAT
и
O_EXCL
. Во время первого выполнения программы файл не существует, поэтому вызов
open
завершается успешно. Последующие запуски программы завершаются аварийно, потому что файл уже существует. Для успешного выполнения этой программы в дальнейшем вы должны вручную удалить файл с блокировкой.
В системах Linux, ошибка 17 соответствует константе
EEXIST
, указывающей на то, что файл уже существует. Номера ошибок определены в файле errno.h или, скорее, в файлах, включаемых этим файлом. В данном случае определение в действительности, находящееся в /usr/include/asm-generic/errno-base.h, гласит
#define EEXIST 17 /* File exists */
Это ошибка, соответствующая аварийному завершению вызова
open(O_CREAT | O_EXCL)
.
Если программе на короткий период во время выполнения, часто называемый критической секцией, нужно право исключительного доступа к ресурсу, ей следует перед входом в критическую секцию, создать файл с блокировкой с помощью системного вызова open и применить системный вызов
unlink
для удаления этого файла впоследствии, когда она завершит выполнение критической секции.
Вы можете увидеть сотрудничество программ, применяющих этот механизм блокировки, написав программу-пример и запустив одновременно две ее копии (упражнение 7.8). В программе будет использован вызов функции
getpid
, с которой вы встречались в
главе 4, она возвращает идентификатор процесса, уникальный номер для каждой выполняющейся в данный момент программы.
Упражнение 7.8. Совместная блокировка файлов
1. Далее приведен исходный код тестовой программы lock2.с.
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
