植绒 C++ Linux 上的 ifstream (GCC 4.6)

Question

我正在慢慢地用 C++编写

一个专门的 Web 服务器应用程序（使用 C onion http 服务器库 和JSONCPP 库 用于 JSON 序列化，如果这很重要的话），对于带有 GCC 4.6 编译器的 Linux 系统（我不知道）我不在乎可移植到非 Linux 系统、4.5 之前的 GCC 或 3.0 之前的 Clang）。

我决定以 JSON 格式保留用户“数据库”（用户很少，可能是一两个，因此性能不是问题，O(n) 访问时间是可以接受的），可能是一个 JSON 的小数组对象类似于

 { "_user" : "basile" ;
   "_crypasswd" : "XYZABC123" ; 
   "_email" : "[email protected]" ;
   "firstname" : "Basile" ;
   "lastname" : "Starynkevitch" ;
   "privileges" : "all" ;
 }

约定（à la .htpasswd），即 _crypasswd 字段是 crypt(3) 用户密码的“加密”，通过 _user 名称加盐；

我想通过 Json 对象描述用户的原因是我的应用程序可能会在描述用户的 Json 对象中添加（而不是替换）一些 JSON 字段（例如上面的privileges）。我使用 JsonCpp 作为 C++ 的 Json 解析库。该库需要解析 ifstream。

所以我正在带着

extern char* iaca_passwd_path; // the path of the password file
std::ifstream jsinpass(iaca_passwd_path);
Json::Value jpassarr;
Json::Reader reader;
reader.parse(jsinpass,jpassarr,true);
jsinpass.close();
assert (jpassarr.isArray());
for (int ix=0; ix<nbu; ix++) {
  const Json::Value&jcuruser= jpassarr[ix];
  assert(jcuruser.isObject());
  if (jcuruser["_user"].compare(user) == 0) {
    std::string crypasswd = jcuruser["_crypasswd"].asString();
    if (crypasswd.compare(crypted_password(user,password)) == 0) {
         // good user
    }
  }
}

---

问题

阅读我的密码文件显然，我想 flock< /a> 或 lockf 密码文件，以确保只有一个进程正在读取或写入它。要调用这些函数，我需要获取 ifstream jsinpass 的文件描述符（用 Unix 术语来说）。但谷歌给了我大部分Kreckel's fileno（我发现它很完整，但有点疯狂）获取 std::ifstream 的文件描述符，我不确定构造函数不会预先读取其中的一些。因此我的问题：

如何锁定 C++ ifstream （Linux，GCC 4.6）？

（或者你找到其他方法来解决这个问题吗？）

谢谢

Answer 1

我对这个问题的解决方案源自这个答案： https://stackoverflow.com/a/19749019/5899976

我'我们仅使用 GCC 4.8.5 对其进行了测试。

#include <cstring>  // for strerror()
#include <iostream> // for std::cerr
#include <fstream>
#include <ext/stdio_filebuf.h>

extern "C" {
#include <errno.h>
#include <sys/file.h>  // for flock()
}

    // Atomically increments a persistent counter, stored in /tmp/counter.txt
int increment_counter()
{
    std::fstream file( "/tmp/counter.txt" );
    if (!file) file.open( "/tmp/counter.txt", std::fstream::out );

    int fd = static_cast< __gnu_cxx::stdio_filebuf< char > * const >( file.rdbuf() )->fd();
    if (flock( fd, LOCK_EX ))
    {
        std::cerr << "Failed to lock file: " << strerror( errno ) << "\n";
    }

    int value = 0;
    file >> value;
    file.clear();   // clear eof bit.
    file.seekp( 0 );
    file << ++value;

    return value;

    // When 'file' goes out of scope, it's closed.  Moreover, since flock() is
    //  tied to the file descriptor, it gets released when the file is closed.
}

Answer 2

您可能想要使用单独的锁定文件，而不是尝试从 ifstream 获取描述符。它更容易实现，您可以将 ifstream 包装在一个自动执行此操作的类中。

如果您想确保原子打开/锁定，您可能需要使用这个SO答案中建议的方法构造一个流，如下<代码>开放和<代码>聚集

Answer 3

文件流 API 的一个缺陷是您无法（至少不能轻松）访问fstream 的文件描述符（请参阅此处和此处）。这是因为不要求 fstream 以 FILE* 或文件描述符的形式实现（尽管实际上总是如此）。
这对于使用管道作为 C++ 流也是必需的。

因此，“规范”答案（如问题评论中所暗示的那样）是：

创建一个 流缓冲区（派生自 std::basic_streambuf），使用 Posix 和 C stdio I/O 函数（即 open 等），从而提供对文件描述符的访问。

使用基于 stdio 的流缓冲区而不是 std::streambuf 创建您自己的“LockableFileStream”（源自 std::basic_iostream）。

您现在可能拥有一个类似 fstream 的类，您可以从中获取对文件描述符的访问权限，从而根据需要使用 fcntl（或 lockf）。

有一些库提供了开箱即用的功能。

我原以为现在我们已经达到了 C++17，这个问题已经部分解决了，但我找不到链接，所以我一定是在做梦。

Answer 4

传统的 unix-y 依赖 rename() 原子性的解决方案是不可接受的吗？

我的意思是，除非您的 JSON 序列化格式支持就地更新（使用事务日志或其他内容），否则更新密码数据库需要重写整个文件，不是吗？那么您不妨将其写入临时文件，然后将其重命名为真实名称，从而确保读者读取到一致的条目？ （当然，为了使其工作，每个读者每次想要访问数据库条目时都必须 open() 文件，保持文件打开并不会减少它）