ftok

消息队列、信号灯、共享内存常用在Linux服务端编程的进程间通信环境中。而此三类编程函数在实际项目中都是用System V IPC函数实现的。System V IPC函数名称和说明如下表15-1所示。

表15-1 System V IPC函数

	消息队列	信号灯	共享内存区
头文件	<sys/msg.h>	<sys/sem.h>	<sys/shm.h>
创建或打开IPC函数	msgget	semget	shmget
控制IPC操作的函数	msgctl	semctl	shmctl
IPC操作函数	msgsnd msgrcv	semop	shmat shmdt

1.key_t键和ftok函数

函数ftok把一个已存在的路径名和一个整数标识符转换成一个key_t值，称为IPC键值（也称IPC key键值）。ftok函数原型及说明如下：

key_t ftok( char * fname, int id )

ftok（把一个已存在的路径名和一个整数标识符转换成IPC键值）

所需头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h>
函数说明	把从pathname导出的信息与id的低序8位组合成一个整数IPC键
函数原型	key_t ftok(const char *pathname, int proj_id)
函数传入值	pathname：指定的文件，此文件必须存在且可存取
函数传入值	proj_id：计划代号（project ID）
函数返回值	成功：返回key_t值（即IPC 键值）
函数返回值	出错：-1，错误原因存于error中
附加说明	key_t一般为32位的int型的重定义

ftok的典型实现是调用stat函数，然后组合以下三个值：

pathname所在的文件系统的信息（stat结构的st_dev成员）。
该文件在本文件系统内的索引节点号(stat结构的st_ino成员)。
proj_id的低序8位（不能为0）。

上述三个值的组合产生一个32位键。

2. ftok函数代码举例

ftok.c源代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char **argv)
{struct stat stat1 ;if ( argc != 2 ){printf("usage: ftok < pathname >" ) ;exit(1) ;}stat( argv[1], &stat1 ) ;printf("st_dev:%lx, st_ino:%lx, key:%x\n",  (unsigned long)stat1.st_dev, (unsigned long)stat1.st_ino , ftok(argv[1],0x579 )) ;printf("st_dev:%lx, st_ino:%lx, key:%x\n",  (unsigned long)stat1.st_dev, (unsigned long)stat1.st_ino , ftok(argv[1],0x118 )) ;printf("st_dev:%lx, st_ino:%lx, key:%x\n",  (unsigned long)stat1.st_dev, (unsigned long)stat1.st_ino , ftok(argv[1],0x22 )) ;printf("st_dev:%lx, st_ino:%lx, key:%x\n",  (unsigned long)stat1.st_dev, (unsigned long)stat1.st_ino , ftok(argv[1],0x33 )) ;exit(0) ;
}

编译 gcc ftok.c –o ftok
运行 ./ftok /tmp，执行结果如下：

从上面程序可以看出，通过ftok返回的是根据文件（pathname）信息和计划编号（proj_id）合成的IPC key键值，从而避免用户使用key值的冲突。proj_id值的意义让一个文件也能生成多个IPC key键值。ftok利用同一文件最多可得到IPC key键值0xff（即256）个，因为ftok只取proj_id值二进制的后8位，即16进制的后两位与文件信息合成IPC key键值。

有关该函数的三个常见问题：

pathname是目录还是文件的具体路径，是否可以随便设置；
pathname指定的目录或文件的权限是否有要求；
proj_id是否可以随便设定，有什么限制条件。

解答：

ftok根据路径名，提取文件信息，再根据这些文件信息及project ID合成key，该路径可以随便设置。
该路径是必须存在的，ftok只是根据文件inode在系统内的唯一性来取一个数值，和文件的权限无关。
proj_id是可以根据自己的约定，随意设置。这个数字,有的称之为project ID; 在UNIX系统上,它的取值是1到255;

关于ftok()函数的一个陷阱

在使用ftok()函数时，里面有两个参数，即fname和id，fname为指定的文件名，而id为子序列号，这个函数的返回值就是key，它与指定的文件的索引节点号和子序列号id有关，这样就会给我们一个误解，即只要文件的路径，名称和子序列号不变，那么得到的key值永远就不会变。
事实上，这种认识是错误的，想想一下，假如存在这样一种情况：在访问同一共享内存的多个进程先后调用ftok()时间段中，如果fname指向的文件或者目录被删除而且又重新创建，那么文件系统会赋予这个同名文件新的i节点信息，于是这些进程调用的ftok()都能正常返回，但键值key却不一定相同了。由此可能造成的后果是，原本这些进程意图访问一个相同的共享内存对象，然而由于它们各自得到的键值不同，实际上进程指向的共享内存不再一致；如果这些共享内存都得到创建，则在整个应用运行的过程中表面上不会报出任何错误，然而通过一个共享内存对象进行数据传输的目的将无法实现。
所以要确保key值不变，要么确保ftok()的文件不被删除，要么不用ftok()，指定一个固定的key值。