c - C 标准和 C POSIX 中的 IO

Question

我在测试 C 标准和 C POSIX 之间的不同 IO 函数时遇到问题。

我编写了两个程序，逐个字符地读取作为参数传递的文件，并在读取后立即显示每个字符。这些程序将由共享相同描述符和相同行为的三个进程组成(每个进程的标识以读取的字符显示)。

第一个程序将使用 POSIX 标准函数(打开、读取)编写

int main(int argc, char **argv){
    int fd; /* Descriptor */
    char *fic = argv[1]; /* Le nom du fichier */
    int end = 0; 

    /* Sémaphore */
    struct sembuf operation; 
    int sem_id;    
    sem_id = semget(ftok(fic, 'S'), 1, 0666|IPC_CREAT); 
    semctl(sem_id, 0, SETVAL, 1); 

    if((fd = open(fic, O_RDONLY, 0666))==-1){
        perror("open file\n"); 
        }

    int i = 0; 
    char c; 
    for(i=0; i<3; i++){
        if(fork()==0){
            /* Lire */ 
            while(end==0){
                operation.sem_num = 0; 
                operation.sem_op = -1; 
                semop(sem_id, &operation, 1);

                if(read(fd, &c, sizeof(char))>0){
                    printf("[Pid=%d]%c\n", getpid(), c);
                    }
                else{
                    end = 1; 
                    break; 
                    }

                operation.sem_num = 0; 
                operation.sem_op = 1; 
                semop(sem_id, &operation, 1);
                sleep(1); 
                } 
            return EXIT_SUCCESS; 
            }
        else continue; 
        }

    for(i=0; i<3; i++){
        wait(NULL); 
        }

    close(fd); 
    semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, NULL); 
    return EXIT_SUCCESS;     
    }

第二个程序将使用 C 库函数(fopen、fgetc)编写

int main(int argc, char **argv){
    FILE *fd; /* Descriptor */
    char *fic = argv[1];
    int end = 0; 

    /* Sémaphore */
    struct sembuf operation; 
    int sem_id;    
    sem_id = semget(ftok(fic, 'S'), 1, 0666|IPC_CREAT); 
    semctl(sem_id, 0, SETVAL, 1); 

    if((fd = fopen(fic, "r"))==NULL){
        perror("open file\n"); 
        }

    int i = 0; 
    char c; 
    for(i=0; i<3; i++){
        if(fork()==0){
            while(end==0){
                operation.sem_num = 0; 
                operation.sem_op = -1; 
                semop(sem_id, &operation, 1);

                if((c = fgetc(fd))!=EOF){
                    printf("[Pid=%d]%c\n", getpid(), c);
                    }
                else{
                    end = 1; 
                    break; 
                    }

                operation.sem_num = 0; 
                operation.sem_op = 1; 
                semop(sem_id, &operation, 1);
                sleep(1); 
                } 
            return EXIT_SUCCESS; 
            }
        else continue; 
        }

    for(i=0; i<3; i++){
        wait(NULL); 
        }

    fclose(fd); 
    semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, NULL); 
    return EXIT_SUCCESS;     
    }

在 C POSIX 的情况下，我发现 3 个进程使用信号量的锁定机制并行工作。但在 C 标准的情况下，只有一个进程在屏幕上读取和显示字符。

谁能告诉我造成这种差异的原因？

非常感谢。

Answer 1

如果我没理解错的话，你运行你的程序并看到这样的输出:

$ echo foo > /tmp/input
$ ./synchronized-read /tmp/input   # PIDs differ; the readers "share" the input
[Pid=124] f
[Pid=123] o 
[Pid=125] o
[Pid=123]                          # <-- (newline)

$ ./synchronized-fgetc /tmp/input  # PIDs are all the same; one reader reads all
[Pid=567] f
[Pid=567] o
[Pid=567] o
[Pid=567]                          # <-- (newline)

原因是read直接对文件进行操作，而 fgetc在缓冲的标准 IO 流上运行。

因此，在第一个程序中，读取器每次直接从文件中读取一个字节。在第二个程序中，第一个获得信号量的读者读取整个文件——你没有向我们展示样本输入，但这符合你的问题描述——这意味着其他读者立即遇到 EOF 并退出。

如果您将每个中的子逻辑修改为 printf("[Pid=%d]EOF\n", getpid()) 在输入结束时，您会清楚地看到它。