把sprintf进行改造

sprintf是C语言的标准库函数，用于将格式化的数据写入字符串中。如果要对其进行改造，可以考虑以下两种方案：

1. 使用安全的格式化函数

sprintf存在缓冲区溢出的风险，可以使用安全的格式化函数snprintf来代替。snprintf函数会限制输出字符的数量，避免缓冲区溢出。

例如，原有的代码可能是这样的：

char str[100];
int num = 123;
sprintf(str, "The number is %d", num);

使用snprintf进行改造后，可以这样写：

char str[100];
int num = 123;
snprintf(str, sizeof(str), "The number is %d", num);

这样就可以避免缓冲区溢出的问题。

2. 使用字符串模板库

除了使用标准库函数，还可以考虑使用字符串模板库来进行格式化输出。字符串模板库可以提供更加灵活和安全的格式化方式，避免了手动编写格式化字符串的麻烦。

例如，可以使用C++11标准库中的std::string和std::to_string函数来进行字符串拼接和数值转换，代码可能是这样的：

#include <string>
int num = 123;
std::string str = "The number is " + std::to_string(num);

这样不仅避免了缓冲区溢出的问题，而且还可以更加灵活地进行格式化输出。

相关问题

请帮我进行系统调用编程 ，要求如下使用系统调用open read write,完成一个C语言程序：该程序接收两个参数，参数1作为要读写的文件，参数2作为标志位，标识是读还是写。功能完成对参数1所示文件的读写，该文件的内容为 “学号 MYFILE”，其中学号填为自己的学号。 改造上面的程序，使用semaphore，并利用该程序生成2个进程，这两个进程写同一个文件，要求：a.互斥写，即只有一个进程写完后，才能让另一个进程写; b. 一个进程写入内容：“自己学号的后3位PROC1 MYFILE1”；另一个进程写入内容：“自己学号的后3位PROC2 MYFILE2” 请提交代码截图和运行结果截图

好的，首先是第一个要求的程序实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc != 3) {
        printf("Usage: %s filename flag\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    int fd;
    if (strcmp(argv[2], "r") == 0) {
        fd = open(argv[1], O_RDONLY);
    } else if (strcmp(argv[2], "w") == 0) {
        fd = open(argv[1], O_WRONLY);
    } else {
        printf("Invalid flag: %s\n", argv[2]);
        exit(1);
    }

    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    char buf[20];
    if (read(fd, buf, 20) == -1) {
        perror("read");
        exit(1);
    }

    if (strcmp(argv[2], "r") == 0) {
        printf("Content of file %s: %s\n", argv[1], buf);
    } else {
        char* my_file = malloc(sizeof(char) * 10);
        sprintf(my_file, "MYFILE%d", atoi(argv[1]+6));
        sprintf(buf, "%sPROC%d", argv[1]+7, getpid()%2+1);
        if (write(fd, buf, strlen(buf)) == -1) {
            perror("write");
            exit(1);
        }
        printf("Content written to file %s: %s\n", my_file, buf);
        free(my_file);
    }

    if (close(fd) == -1) {
        perror("close");
        exit(1);
    }

    return 0;
}

然后是使用 semaphore 实现的程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc != 2) {
        printf("Usage: %s filename\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    sem_t* sem_write;
    sem_t* sem_read;
    sem_t* sem_mutex;
    int fd;
    char* buf;
    char* my_file;

    sem_write = sem_open("write", O_CREAT, 0644, 1);
    sem_read = sem_open("read", O_CREAT, 0644, 0);
    sem_mutex = sem_open("mutex", O_CREAT, 0644, 1);

    if (sem_write == SEM_FAILED || sem_read == SEM_FAILED || sem_mutex == SEM_FAILED) {
        perror("sem_open");
        exit(1);
    }

    fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(1);
    }
    if (ftruncate(fd, 40) == -1) {
        perror("ftruncate");
        exit(1);
    }

    buf = mmap(NULL, 40, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (buf == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        exit(1);
    }

    my_file = malloc(sizeof(char) * 10);
    sprintf(my_file, "MYFILE%d", getpid()%2+1);

    int pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        exit(1);
    } else if (pid == 0) {
        // child process
        while (1) {
            sem_wait(sem_write);
            sem_wait(sem_mutex);

            sprintf(buf, "%sPROC1", argv[0]+7);
            memcpy(buf+10, "      ", 6);
            memcpy(buf+16, my_file, strlen(my_file));
            if (write(fd, buf, strlen(buf)) == -1) {
                perror("write");
                exit(1);
            }
            printf("Content written to file %s by child process: %s\n", my_file, buf);

            sem_post(sem_mutex);
            sem_post(sem_read);
        }
    } else {
        // parent process
        int i;
        for (i = 0; i < 10; i++) {
            sem_wait(sem_read);
            sem_wait(sem_mutex);

            sprintf(buf, "%sPROC2", argv[0]+7);
            memcpy(buf+10, "      ", 6);
            memcpy(buf+16, my_file, strlen(my_file));
            if (write(fd, buf, strlen(buf)) == -1) {
                perror("write");
                exit(1);
            }
            printf("Content written to file %s by parent process: %s\n", my_file, buf);

            sem_post(sem_mutex);
            sem_post(sem_write);
        }

        if (waitpid(pid, NULL, 0) == -1) {
            perror("waitpid");
            exit(1);
        }
    }

    if (munmap(buf, 40) == -1) {
        perror("munmap");
        exit(1);
    }
    if (close(fd) == -1) {
        perror("close");
        exit(1);
    }
    if (sem_close(sem_write) == -1 || sem_close(sem_read) == -1 || sem_close(sem_mutex) == -1) {
        perror("sem_close");
        exit(1);
    }
    if (sem_unlink("write") == -1 || sem_unlink("read") == -1 || sem_unlink("mutex") == -1) {
        perror("sem_unlink");
        exit(1);
    }
    free(my_file);

    return 0;
}

注意到以上程序需要在 Linux 系统上运行，且需要安装 GCC 编译器。如果你不确定自己的操作系统和环境，可以先询问一下。

改造上面的程序，使用semaphore，并利用该程序生成2个进程，这两个进程写同一个文件，要求：a.互斥写，即只有一个进程写完后，才能让另一个进程写; b. 一个进程写入内容：“自己学号的后3位PROC1 MYFILE1”；另一个进程写入内容：“自己学号的后3位PROC2 MYFILE2”

以下是改造后的程序，使用了信号量来实现进程间的互斥：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <semaphore.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

int main(int argc, char *argv[]) {
    int fd;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    size_t bytes;

    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <filename> <process_id>\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 创建信号量
    sem_t *sem = sem_open("/my_sem", O_CREAT, 0644, 1);
    if (sem == SEM_FAILED) {
        perror("sem_open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 打开文件
    fd = open(argv[1], O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 获取信号量
    if (sem_wait(sem) == -1) {
        perror("sem_wait");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 写入文件
    char *content = malloc(BUFFER_SIZE);
    sprintf(content, "%sPROC%s      MYFILE%s\n", &argv[2][strlen(argv[2])-3], &argv[2][strlen(argv[2])-1], &argv[2][strlen(argv[2])-1]);
    bytes = write(fd, content, strlen(content));
    if (bytes == -1) {
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Process %s write %zu bytes: %s\n", argv[2], bytes, content);
    free(content);

    // 释放信号量
    if (sem_post(sem) == -1) {
        perror("sem_post");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 关闭文件
    if (close(fd) == -1) {
        perror("close");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}

该程序接收两个参数：文件名和进程ID。进程ID为1表示第一个进程，为2表示第二个进程。

程序使用了 `sem_open` 函数创建了一个名为 `/my_sem` 的信号量，并初始化为1。在进程写文件时，先使用 `sem_wait` 函数获取信号量，然后进行文件写入操作，最后使用 `sem_post` 函数释放信号量。

在写入文件时，程序会根据进程ID生成相应的字符串，写入到文件中。其中，后3位为学号的后3位，PROC1 表示第一个进程，PROC2 表示第二个进程，MYFILE1 和 MYFILE2 分别表示第一个进程写入的文件名和第二个进程写入的文件名。

请注意，该程序中使用的信号量只能在同一台计算机上的进程间进行互斥，如果要在不同计算机上的进程间进行互斥，请使用其他的进程间通信方式，如管道、网络套接字等。