计算机科学与技术资质专业技术考试 1998 年问题 26

该题目涉及的知识点为计算机网络及操作系统。

题目描述

某操作系统中，有两个用户进程 A 和 B，它们共享一个可写的文件。程序员希望在 A 和 B 之间实现一个管道，即 A 向文件写入的数据能够被 B 读取，并且 B 向文件写入的数据能够被 A 读取。请写出程序员应该如何实现这个管道的代码片段。

解题思路

为了实现管道，我们需要使用操作系统提供的进程间通信机制。在本题中，我们可以使用共享内存来实现进程 A 和 B 之间的数据交换。

具体而言，我们可以在操作系统中创建一个共享内存区域，然后将该区域映射到进程 A 和 B 的地址空间中。然后，进程 A 向共享内存中写入数据，进程 B 从共享内存中读取数据，进程 B 向共享内存中写入数据，进程 A 从共享内存中读取数据，从而实现进程 A 和 B 之间的数据交换。

下面是具体的代码实现：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

#define SHM_SIZE    1024

int main(int argc, char *argv[]) {
    int shmid;
    char *ptr, *shmptr;

    if ((shmid = shmget(IPC_PRIVATE, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666)) == -1) {
        perror("shmget error");
        exit(1);
    }

    if ((shmptr = shmat(shmid, 0, 0)) == (void *) - 1) {
        perror("shmat error");
        exit(1);
    }

    /* fork child process B */
    if (fork() == 0) {
        /* child process B */
        while (1) {
            printf("Enter message to send to A: ");
            fgets(ptr, SHM_SIZE, stdin);
            strcpy(shmptr, ptr);
        }
    } else {
        /* parent process A */
        while (1) {
            fgets(ptr, SHM_SIZE, stdin);
            strcpy(shmptr, ptr);
            printf("Received message from B: %s", shmptr);
        }
    }
    return 0;
}

在该代码中，我们使用了 Unix 系统中的共享内存机制，通过 shmget() 函数创建了一个大小为 SHM_SIZE 的共享内存区域，并将其映射到进程 A 和进程 B 的地址空间中。需要注意的是，在 shmget() 函数的第一个参数中，我们使用了 IPC_PRIVATE 来创建一个新的共享内存区域。

接下来，在进程 B 中，我们通过 fgets() 函数获取用户输入的数据，并将其复制到共享内存区域中。在进程 A 中，我们先使用 fgets() 函数获取用户输入的数据，然后将其复制到共享内存区域中，最后输出从进程 B 中接收到的数据。

需要注意的是，在该代码中我们没有考虑多进程访问共享内存时的同步问题，实际上，我们需要使用信号量等机制来避免多进程之间的竞争条件问题。