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.

---

 fd = open(filename, O_RDONLY);

 /* Получение информации о файле. */

 fstat(fd, &file_info);

 *length = file_info.st_size;

 /* Проверка того, что это обычный файл. */

 if (!S_ISREG(file_info.st_mode)) {

  /* Этот тип файла не поддерживается. */

  close(fd);

  return NULL;

 }

 /* выделение буфера достаточного размера. */

 buffer = (char*)malloc(*length);

 /* Загрузка файла в буфер. */

 read(fd, buffer, *length);

 /* Конец работы. */

 close(fd);

 return buffer;

}

Б.3. Векторные чтение и запись

Аргументами функции write() являются указатель на буфер и длина буфера. Эта функция записывает в файл непрерывный блок данных, хранящихся в памяти. Но программам часто требуется записывать группы блоков, хранящихся по разным адресам. Если использовать функцию write(), придется либо предварительно объединять блоки в памяти, что неэффективно, либо многократно вызывать функцию. Последнее тоже не всегда приемлемо. Например, при записи в сокет два вызова функции write() приведут к отправке в сеть двух пакетов, тогда как те же самые данные можно перестать в одном пакете.

Функция writev() позволяет записать в файл несколько несвязанных буферов одновременно. Это называется векторной записью. Сложность применения функции writev() заключается в создании структуры, задающей начало и конец каждого буфера. Эта структура представляет собой массив элементов типа struct iovec. Каждый элемент описывает одну область памяти. В поле iov_base указывается адрес начала области, а в поле iov_len — ее длина. Если число буферов известно заранее, можно просто объявить массив типа struct iovec. В противном случае придется выделять массив динамически.

Функции writev() передается дескриптор записываемого файла, массив структур iovec и размер массива. Функция возвращает общее число записанных байтов.

Программа, показанная в листинге Б.7, записывает свои аргументы командной строки в файл с помощью одной-единственной функции writev(). Первый аргумент — это имя файла, в котором сохраняются все последующие аргументы, каждый в отдельной строке. Число элементов в массиве структур iovec в два раза превышает число аргументов командной строки, так как после каждого аргумента записывается символ новой строки. Поскольку количество аргументов неизвестно заранее, массив создается с помощью функции malloc().

Листинг Б.7. (write-args.c) Запись списка аргументов в файл с помощью функции writev()

#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/stat.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/uio.h>

#include <unistd.h>

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

 int fd;

 struct iovec* vec;

 struct iovec* vec_next;

 int i;

 /* Символ новой строки хранится в обычной переменной

    типа char. */

 char newline = '\n';

 /* Первый аргумент командной строки -- это имя выходного

    файла. */

 char* filename = argv[1];

 /* Пропускаем первые два элемента списка аргументов.

    Элемент номер 0 -- это имя самой программы,

    а элемент номер 1 -- это имя выходного файла */

 argc -= 2;

 argv += 2;

 /* Выделяем массив элементов типа iovec каждому аргументу

    командной строки соответствует два элемента массива:

    один -- для самого аргумента,

    а другой -- для символа новой строки. */

 vec =

  (struct iovec*)malloc(2 * argc * sizeof(struct iovec));

 /* Просмотр списка аргументов и создание массива. */

 vec_next = vec;

 for (i = 0; i < argc; ++i) {

  /* первый элемент -- это текст аргумента */

  vec_next->iov_base = argv[i];

  vec_next->iov_len = strlen(argv[i]);

  ++vec_next;

  /* Второй элемент -- это символ новой строки, допускается,

     чтобы несколько элементов массива указывали на одну и

     ту же область памяти. */

  vec_next->iov_base = &newline;

  vec_next->iov_len = 1;

  ++vec_next;

 }

 /* Запись аргументов в файл. */

 fd = open(filename, O_WRONLY | O_CREAT);

 writev(fd, vec, 2 * argc);

 close(fd);

 free(vec);

 return 0;

}

Вот пример работы программы:

% ./write-args outputfile "first arg" "second arg" "third arg"

% cat outputfile

first arg

second arg

third arg

В Linux имеется также функция readv(), которая загружает содержимое файла в несколько несвязанных областей памяти. Как и в функции writev(), массив структур типа iovec определяет начало и размер каждой области.

Б.4. Взаимосвязь с библиотечными функциями ввода-вывода

Выше уже говорилось о том. что функции ввода-вывода стандартной библиотеки языка С реализованы на основе низкоуровневых функций. Иногда удобнее работать с одними, иногда — с другими.

Если файл был открыт с помощью функции fopen(), то узнать его дескриптор позволяет функция fileno(). Она принимает аргумент типа FILE* и возвращает соответствующий ему дескриптор. Например, можно открыть файл с помощью библиотечной функции fopen(), но осуществить в него запись посредством функции writev():

FILE* stream = fopen(filename, "w");

int file_descriptor = fileno(stream);

writev(file_descriptor, vector, vector_length);

Учтите, что переменные stream и file_descriptor соответствуют одному и тому же открытому файлу. Если выполнить следующую функцию, дескриптор file_descriptor станет недействительным:

fclose(stream);

Аналогичным образом следующая функция делает недействительным файловый указатель stream:

close(file_descriptor);

Чтобы получить файловый указатель, соответствующий дескриптору, воспользуйтесь функцией fdopen(). Ее аргументами является дескриптор и строка, определяющая режим создания файлового потока. Синтаксис строки аналогичен синтаксису второго аргумента функции fopen(), а задаваемый режим должен быть совместим с режимом открытия файла. Например, файлу, открытому для чтения, соответствует режим r, а файлу, открытому для записи, — режим w. Как и в случае функции fileno(), файловый указатель и дескриптор ссылаются на один и тот же файл, поэтому закрытие одного сделает недействительным другой.

Б.5. Другие низкоуровневые операции

Есть ряд других полезных функций для работы с файлами и каталогами.

■ Функция getcwd() возвращает имя текущего каталога. Она принимает два аргумента — указатель на буфер и длину буфера — и копирует имя каталога в буфер.

■ Функция chdir() делает текущим заданный каталог.

■ Функция mkdir() создает новый каталог. Ее первым аргументом является путевое имя каталога. Второй аргумент задает права доступа к каталогу. Интерпретация этого аргумента такая же, как и третьего аргумента функции open(). На итоговый код доступа влияет значение umask процесса.

■ Функция rmdir() удаляет указанный каталог.

■ Функция unlink() удаляет файл. Ее аргументом является путевое имя файла. С помощью этой функции можно удалять и другие объекты файловой системы, например именованные каналы и файлы устройств.

В действительности функция unlink() не обязательно удаляет содержимое файла. Как подсказывает ее имя, она удаляет из каталога ссылку на файл. Файл не будет больше фигурировать в списке содержимого каталога, но если какой-то процесс владеет открытым дескриптором этого файла, то содержимое файла не удаляется с диска. Это произойдет только тогда, когда не останется открытых дескрипторов файла. Так что если один процесс откроет файл для чтения или записи, а второй процесс в это время удалит ссылку на файл и создаст новый файл с таким же именем, первый процесс продолжит работать со старым содержимым файла. Чтобы получить доступ к новому содержимому первому процессу придется закрыть и повторно открыть файл.

■ Функция rename() переименовывает или перемещает файл. Двумя ее аргументами являются старое и новое путевые имена. Если путевые имена ссылаются на разные каталоги, функция перемещает файл (при условии, что он остается в той же файловой системе). С помощью функции rename() можно перемещать также каталоги и другие объекты файловой системы.

Б.6. Чтение содержимого каталога

В Linux имеются функции, предназначенные для чтения содержимого каталога. И хотя они не относятся к низкоуровневым функциям, мы все же решили их описать, так как они широко применяются в программах.