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.

---

 }

 /* Далее идет основное тело программы... */

 return 0;

}

Может показаться, что использование функции getopt_long() приводит к написанию громоздкого кода, но, поверьте, самостоятельный синтаксический анализ опций командной строки — гораздо более трудоемкая задача. Функция getopt_long() достаточно универсальна и гибка в работе с опциями, но лучше не заниматься сложными вещами. Старайтесь придерживаться традиционной структуры задания опций.

2.1.4. Стандартный ввод-вывод

В стандартной библиотеке языка С определены готовые потоки ввода и вывода (stdin и stdout соответственно). Они используются функциями scanf(), printf() и целым рядом других библиотечных функций. Согласно идеологии UNIX, стандартные потоки можно перенаправлять. Это позволяет образовывать цепочки программ, связанных посредством каналов (конкретный синтаксис перенаправления потоков и работы с каналами можно узнать в документации к интерпретатору команд).

Есть также стандартный поток ошибок: stderr. Программы должны направлять предупреждающие сообщения и сообщения об ошибках в него, а не в поток stdout. Это позволяет отделять обычные выводные данные от разного рода служебных сообщений. К примеру, стандартный поток вывода можно направить в файл, а сообщения об ошибках, по-прежнему отображать на консоли. Запись в поток stderr осуществляется с помощью функции fprintf():

fprintf(stderr, ("Error: ..."));

Все три стандартных потока доступны низкоуровневым функциям ввода-вывода (read(), write() и т.д.) через дескрипторы файлов. В частности, поток stdin имеет дескриптор 0, stdout — 1, a stderr — 2.

При вызове программы иногда требуется одновременно перенаправить потоки вывода и ошибок в файл или канал. Синтаксис подобной операции зависит от используемого интерпретатора команд. В интерпретаторах семейства Bourne shell (включая bash, который по умолчанию установлен в большинстве дистрибутивов Linux) это делается так:

% program > output_file.txt 2>&1

% program 2>&1 | filter

Запись 2>&1 означает, что файл с дескриптором 2 (stderr) объединяется с файле имеющим дескриптор 1 (stdout). Обратите внимание на то, что эта запись должна идти после операции перенаправления в файл (первый пример), но перед операцией перенаправления в канал (второй пример).

Поток stdout является буферизуемым. Записываемые в него данные не посылаются на консоль (или на другое устройство в случае перенаправления), пока буфер не заполнится, программа не завершит работу нормальным способом или файл stdout не будет закрыт. Осуществить принудительное "выталкивание" буфера позволяет функция fflush():

fflush(stdout);

В то же время поток stderr не буферизуется. Записываемые в него данные сразу попадают на консоль.[6]

Указанная особенность потока stdout может приводить к неожиданным результатам. Например, в следующем цикле точка не выводится каждую секунду. Вместо этого все символы сначала помещаются в буфер, а затем целая их группа одновременно выводится на экран, когда буфер оказывается заполненным.

while (1) {

 printf(".");

 sleep(1);

}

А в этом цикле происходит то, что нам нужно:

while (1) {

 fprintf(stderr, ".");

 sleep(1);

}

2.1.5. Коды завершения программы

Когда программа завершает работу, она уведомляет операционную систему о своем состоянии, посылая ей код завершения, который представляет собой 16-разрядное целое число. По существующему соглашению нулевой код свидетельствует об успешном завершении, а ненулевой указывает на наличие ошибки. Некоторые программы возвращают различные ненулевые коды, обозначая разные ситуации.

В большинстве интерпретаторов команд код завершения последней выполненной программы содержится в специальной переменной $?. В показанном ниже примере программа ls вызывается дважды, и оба раза запрашивается код ее завершения. В первом случае программа завершается корректно и возвращает нулевой код, во втором случае она сталкивается с ошибкой (указанный в командной строке файл не найден), поэтому код завершения оказывается ненулевым:

% ls /

bin  coda etc  lib        misc nfs proc sbin usr

boot dev  home lost+found mnt  opt root tmp  var

% echo $?

0

% ls bogusfile

ls: bogusfile: No such file or directory

% echo $?

1

Программа, написанная на языке С или C++, указывает код завершения в операторе return в функции main(). Есть и другие методы задания кодов завершения. Они обсуждаются в главе 3, "Процессы". Например, программе назначается определенный код, когда она завершается аварийно (вследствие получения сигнала).

2.1.6. Среда выполнения

Операционная система Linux предоставляет каждой запущенной программе среду выполнения. Под средой подразумевается совокупность пар переменная-значение. Имена переменных среды и их значения являются строками. По существующему соглашению переменные среды записываются прописными буквами.

Некоторые переменные должны быть знакомы большинству читателей, например:

■ USER — содержит имя текущего пользователя;

■ HOME — содержит путь к начальному каталогу текущего пользователя;

■ PATH — содержит разделенный двоеточиями список каталогов, которые операционная система просматривает в поиске вызванной программы;

■ DISPLAY — содержит имя и номер экрана сервера X Window, на котором отображаются окна графических программ.

Интерпретатор команд, как и любая другая программа, располагает своей средой. Имеются средства просмотра и редактирования переменных среды из командной строки. Например, программа printenv отображает текущую среду интерпретатора. В разных интерпретаторах есть свой встроенный синтаксис работы с переменными среды. Ниже демонстрируется синтаксис интерпретаторов семейства Bourne shell.

■ Интерпретатор автоматически создает локальную переменную (называемую переменной интерпретатора) для каждой обнаруживаемой им переменной среды. Благодаря этому возможен доступ к переменным среды через выражения вида $переменная. Например:

% echo $USER

samuel

% echo $HOME

/home/samuel

■ С помощью команды export можно экспортировать переменную интерпретатора в переменную среды. Вот как, например, задается значение переменной EDITOR:

% EDITOR=emacs

% export EDITOR

Или короче:

% export EDITOR=emacs

В программе доступ к переменным среды осуществляет функция getenv(), объявленная в файле <stdlib.h>. В качестве аргумента она принимает имя переменной и возвращает се значение в строковом виде или NULL, если переменная не определена в данной среде. Для установки и сброса значений переменных среды предназначены функции setenv() и unsetenv() соответственно.

Получить список всех переменных среды немного сложнее. Для этого нужно обратиться к специальной глобальной переменной environ, определенной в GNU-библиотеке языка С. Данная переменная имеет тип char** и представляет собой массив указателей на символьные строки, последним элементом которого является NULL. Каждая строка имеет вид ПЕРЕМЕННАЯ=значение.

Программа, представленная в листинге 2.3, отображает всю свою среду, просматривая в цикле массив environ.

Листинг 2.3. (print-env.c) Вывод переменных среды

#include <stdio.h>

/* Массив ENVIRON содержит среду выполнения. */

extern char** environ;

int main() {

 char** var;

 for (var = environ; *var != NULL; ++var)

  printf("%s\n", *var);

 return 0;

}

He пытайтесь модифицировать массив environ самостоятельно. Пользуйтесь для этих целей функциями setenv() и unsetenv().

Обычно при запуске программа получает копию среды своей родительской программы (интерпретатора команд, если она была запущена пользователем). Таким образом, программы, запущенные из командной строки, могут исследовать среду интерпретатора команд.

Переменные среды чаще всего используют для передачи программам конфигурационной информации. Предположим, к примеру, что требуется написать программу, подключающуюся к серверу Internet. Имя сервера может задаваться в командной строке, но, если оно меняется нечасто, имеет смысл определить специальную переменную среды — скажем, SERVER_NAME, — которая будет хранить имя сервера. При отсутствии переменной программа берет имя, заданное по умолчанию. Интересующая нас часть программы показана в листинге 2.4.