如何实现多进程写一个文件

作者：王姗姗,讲师。

如何利用多进程，来实现文件的拷贝？

在我们学习IO的时候，曾经利用文件IO函数，标准IO函数都实现了对文件的拷贝，那么在我们学习过进程间通信后，就可以创建多个进程来完成对同一个文件的读写。例如让父进程写文件的前半部分，子进程来写文件的后半部分，因为两个进程间是可以并发执行的，所以将会节约一部分时间，提高执行的效率。那么怎样才能实现这个功能？

我们以文件IO为例，边讲述如何实现的同时，也给大家说下为什么这样写的原因，希望能给大家得到些启发。

首先来看下用文件IO函数实现拷贝文件的程序：

#include
        #include
        #include
        #include
        #define maxsize 256
        int main(int argc,char *argv[])
        {
                if(argc!=3)                //如果命令格式不正确
                {
                        printf("command error!\n");
                        return -1;
                }

        int fd1,fd2;
                if ((fd1= open(argv[1],O_RDONLY))< 0)
                {
                        perror("error");
                        return -1;
                }
                if ((fd2 = open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644))< 0)
                {
                        perror("error");
                        return -1;
                }
                char s[maxsize ];
                int t=0;
                while ((t=read(fd1,s,maxsize ))==maxsize )
                {
                        write(fd2,s,t);
                }
                write(fd2,s,t);
                close(fd1);
                close(fd2);
                return 0;
        }

这样就实现了文件的拷贝。那么在我们学习完fork函数之后是不是只要父进程和子进程分别写一部分就可以了？

if((src=open(argv[1],O_RDONLY))<0)
        {
                ……
        }
        if((des=open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644))<0)
        {
                ……
        }
        len=lseek(src,0,SEEK_END);
        int pid;
        if((pid=fork())<0)
        {
                fprintf(stderr,"fork error!:%s\n",strerror(errno));
                return -1;
        }
        else if(pid ==0)
        {
                lseek(src,len/2,SEEK_SET);
                lseek(des,len/2,SEEK_SET);
                while((n=read(src,buf,sizeof(buf)))!=0)
                {
                        write(des,buf,n);
                }
                exit(0);
        }
        else
        {
                lseek(src,0,SEEK_SET);
                lseek(des,0,SEEK_SET);
                while((n=read(src,buf,sizeof(buf)))!=0)
                {
                        write(des,buf,n);
                        if(lseek(src,0,SEEK_CUR) > len/2)
                        break;
                }
                wait(NULL)；
                exit(0);
        }

是不是只要这样写就可以实现功能？实践证明这样写不行的,那么为什么这样写不可以呢？

子进程和父进程继续执行fork之后的指令。子进程是父进程的复制品。子进程获得父进程数据空间、堆栈的复制品。注意，这是子进程所拥有的拷贝，父、子进程并不共享这些存储空间部分。那么跟本例相关的一条fork特性就是由父进程打开的文件描述符也被复制到子程序中。父、子进程的每个相同的打开描述符共享一个文件表项。

在unix高级环境编程中有这样一幅图

这种共享文件的方式使父、子进程对同一个文件使用了一个文件位移量。当父进程是其标准输出重新定向，那么子进程写到该标准输出时，它将更新与父进程共享的该文件的位移量。当程序中，父、子进程写到同一个描述符文件，因为没有任何形式的同步，因为它们的输出都混在一起，所以复制后的文件就是错的。那么为了解决该问题，我们应该对所写的程序加以改进。

if((src=open(argv[1],O_RDONLY))<0)
        {
                ……
        }
        if((des=open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644))<0)
        {
                ……
        }
        len=lseek(src,0,SEEK_END);
        ftruncate(des,len);//创建空洞文件
        printf("len=%ld\n",len);
        int pid;
        if((pid=fork())<0)
        {
                ……
        }
        else if(pid ==0)
        {
                close(src);
                close(des);
                if((src=open(argv[1],O_RDONLY))<0)
                {
                        fprintf(stderr,"open %s failed!:%s\n",argv[1],strerror(errno));
                        return -1;
                }
                if((des=open(argv[2],O_WRONLY))<0)
                {
                        fprintf(stderr,"open %s failed!:%s\n",argv[2],strerror(errno));
                        return -1;
                }
                lseek(src,len/2,SEEK_SET);
                lseek(des,len/2,SEEK_SET);
                while((n=read(src,buf,sizeof(buf)))!=0)
                {
                        write(des,buf,n);
                }
                close(src);
                close(des);
                exit(0);
        }
        else
        {
                lseek(src,0,SEEK_SET);
                lseek(des,0,SEEK_SET);
                while((n=read(src,buf,sizeof(buf)))!=0)
                {
                        write(des,buf,n);
                        if(lseek(src,0,SEEK_CUR) > len/2)
                        break;
                }
                wait(NULL);
                close(src);
                close(des);
                exit(0);
        }

这样父、子进程就不共享同一个文件位移量，虽然打开的是同一个文件，写的也是同一个文件，但是再实际操作中，就不会让父子进程使用同一张文件表了。