Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

• Название: Программирование для Linux. Профессиональный подход
• Автор: Марк Митчелл
• Издательство: Вильямс
• Жанр: Программирование
• Год: 2002
• ISBN: 5-8459-0243-6

Данная книга в основном посвящена программированию в среде GNU/Linux. Авторы применяют обучающий подход, последовательно излагая самые важные концепции и методики использования расширенных возможностей системы GNU/Linux в прикладных программах. Читатели научатся писать программы, к интерфейсу которых привыкли пользователи Linux; освоят такие технологии, как многозадачность, многопотоковое программирование, межзадачное взаимодействие и взаимодействие с аппаратными устройствами; смогут улучшить свои программы, сделав их быстрее, надежнее и безопаснее; поймут особенности системы GNU/Linux, ее ограничения, дополнительные возможности и специфические соглашения.

Книга предназначена для программистов, уже знакомых с языком С и имеющих базовый опыт работы в GNU/Linux.

---

(1) пользовательские команды;

(2) системные вызовы:

(3) стандартные библиотечные функции:

(8) системные/административные команды.

Числа обозначают номера разделов. Для доступа к страницам интерактивной документации применяется команда man. Она имеет вид man имя, где имя — название команды или функции. Иногда одно и то же имя встречается в разных разделах. В этом случае номер раздела нужно указать явно, поставив его перед именем. К примеру, так вызывается страница с описанием команды sleep (находящаяся в первом разделе):

% man sleep

А следующая команда вызывает страницу с описанием библиотечной функции sleep():

% man 3 sleep

Каждая man-страница содержит однострочное резюме команды или функции. Команда whatis имя отображает список всех man-страниц (во всех разделах), связанных с указанным именем. Если не известно точно, описание какой команды или функции требуется, можно выполнить поиск по ключевому слову в строках резюме с помощью команды man -k ключевое_слово.

Страницы интерактивной документации содержат множество полезной информации и являются первым источником, к которому следует обращаться за помощью. В случае команды man-страница описывает ее флаги и аргументы, входные и выходные значения, коды ошибок установки по умолчанию и т.п. В случае системного вызова или библиотечной функции описываются параметры и возвращаемые значения, коды ошибок и побочные эффекты, а также указывается, какие файлы заголовков нужно включать в программу при использовании функции.

1.5.2. Система Info

Система Info содержит гораздо более подробную документацию ко многим базовым компонентам GNU/Linux, а также к ряду других программ. Информационные страницы представляют собой гипертекстовые документы, напоминающие Web-страницы. Для запуска текстовой версии справочной системы Info достаточно ввести info в командной строке. Появится меню с описанием иерархии документов, установленных в системе. Нажав <Ctrl+H>, можно получить список клавиш, посредством которых осуществляется навигация по документам системы Info.

Среди наиболее полезных документов перечислим следующие:

■ gcc — описание компилятора gcc;

■ libc — описание GNU-библиотеки языка С, содержащей множество системных вызовов,

■ gdb — описание GNU-отладчика;

■ emacs — описание редактора Emacs;

■ info — описание самой системы Info.

Можно сразу вызвать нужную страницу, задав ее имя в командной строке:

% info libs

Те, кто в основном работают в Emacs, могут вызвать встроенный модуль просмотра документов Info, набрав M-x info или C-h i.

1.5.3. Файлы заголовков

Много информации о системных функциях можно почерпнуть из системных файлов заголовков. Они находятся в каталогах /usr/include и /usr/include/sys. Например, если компилятор сообщает об ошибке вызова системной функции, загляните в соответствующий файл заголовков и убедитесь, что реальный прототип функции соответствует описанному на man-страннце.

В Linux множество деталей функционирования системных вызовов отражено в файлах заголовков расположенных в каталогах /usr/include/bits, /usr/include/asm и /usr/include/linux. В частности, номера сигналов (механизм сигналов рассматривается в разделе 3.3, "Сигналы") определены в файле /usr/include/bits/signum.h.

1.5.4. Исходные тексты

Linux — система с открытым кодом, не так ли? Верховным судьей, определяющим, как работает система, является исходный код самой системы. К нашему счастью, он доступен бесплатно. В имеющийся дистрибутив Linux могут входить исходные тексты всей системы и всех установленных в ней программ. (Правда, они не всегда записываются на жесткий диск. Инструкции по инсталляции исходных текстов содержатся в документации дистрибутива.) Если это не так, у вас есть право запросить их на основании общей открытой GNU-лицензии.

Исходный код ядра Linux обычно хранится в каталоге /usr/src/linux. Это хороший источник информации о том, как работают процессы, виртуальная память и системные устройства. Большинство системных функций, упоминаемых в книге, реализовано в GNU- библиотеке языка С. Местоположение ее исходных текстов можно узнать в документации к дистрибутиву.

Глава 2 Написание качественных программ для среды GNU/Linux

В этой главе описываются базовые методики, применяемые большинством Linux-программистов. Придерживаясь данных методик, читатели смогут писать программы, которые не только хорошо работают а среде GNU/Linux, но и соответствуют представлениям пользователей о том, как должны работать такие программы.

2.1. Взаимодействие со средой выполнения

Те, кто изучали языки С и C++, знают, что специальная функция main() является главной точкой входа в программу. Когда операционная система запускает программу на выполнение, она автоматически предоставляет определенные средства, позволяющие программе взаимодействовать как с самой системой, так и с пользователем. Читатели наверняка знают о том, что у функции main() есть два параметра, argc и argv, через которые в программу передаются входные данные. Имеются также стандартные потоки stdout и stdin (или cout и cin в C++), реализующие консольный ввод-вывод. Все эти элементы существуют в языках С и C++, и работа с ними в среде GNU/Linux происходит строго определенным образом.

2.1.1. Список аргументов

Для запуска программы достаточно ввести ее имя в командной строке. Дополнительные информационные элементы, передаваемые программе, также задаются в командной строке и отделяются от имени программы и друг от друга пробелами. Такие элементы называются аргументами командной строки. (Аргумент, содержащий пробел, должен заключаться в кавычки.) Вообще-то, если быть более точным, правильнее говорить о списке аргументов, поскольку они не обязательно поступают из командной строки. В главе 3, "Процессы", рассказывается об ином способе вызова программы, при котором другая программа может передавать ей список аргументов напрямую.

Когда программа запускается из командной строки, список аргументов охватывает все содержимое строки, включая имя программы и любые присутствующие аргументы. Допустим, вызывается программа ls, отображающая содержимое корневого каталога и размеры соответствующих файлов:

% ls -s /

В данном случае список аргументов программы ls состоит из трех элементов. Первый — это имя самой программы, указанное в командной строке, а именно ls. Второй и третий элементы — аргументы командной строки -s и /.

Функция main() получает доступ к списку аргументов благодаря своим параметрам argc и argv (если они не используются, их можно не указывать). Параметр argc — это целое число, равное количеству элементов в списке. Параметр argv — это массив символьных указателей. Размер массива равен argc, а каждый элемент массива указывает на соответствующий элемент списка. Все аргументы представляются в виде строк, оканчивающихся нулевым символом.

Работа с аргументами командной строки сводится к просмотру параметров argc и argv. Если имя программы не должно учитываться, не забудьте пропустить первый элемент списка.

Использование параметров argc и argv демонстрируется в листинге 2.1.

Листинг 2.1. (arglist.c) Использование параметров argc и argv

#include <stdio.h>

int main (int argc, char* argv[]) {

 printf("The name of this program is "%s*.\n", argv[0]);

 printf("This program was invoked with %d arguments.\n", argc - 1);

 /* Имеется ли хоть один аргумент? */

 if (argc > 1) {

  /* Да; отображаем содержимое. */

  int i;

  printf("The arguments are:\n");

  for (i = 1; i < argc; ++i)

   printf(" %s\n", argv[i]);

 }

 return 0;

}

2.1.2. Соглашения по работе с командной строкой в GNU/Linux

Практически все Linux-программы подчиняются соглашениям об интерпретации аргументов командной строки. Аргументы подразделяются на две категории: опции (или флаги) и все остальные. Опции меняют поведение программы, а остальные аргументы содержат разного рода входные данные (например, названия входных файлов).

Опции бывают двух видов.

■ Короткие опции состоят из дефиса и одиночного символа (обычно это буква в нижнем или верхнем регистре). Такие опции быстрее и проще набирать.