Брайан Керниган - Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное

• Название: Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное
• Автор: Брайан Керниган
• Издательство: Невский Диалект
• Жанр: Программирование
• Год: 2001
• ISBN: 0-13-110362-8

Книга широко известных авторов, разработчиков языка Си, переработанная и дополненная с учетом стандарта ANSI для языка Си, 2-е английское издание которой вышло в 1988 году, давно стала классикой для всех изучающих и/или использующих как Си, так и Си++. Русский перевод этой книги впервые был выпущен изд- вом "Финансы и статистика" в 1992 г. и с тех пор пользуется неизменным спросом читателей.

Для настоящего третьего русского издания перевод заново сверен с оригиналом, в него внесены некоторые поправки, учитывающие устоявшиеся за прошедшие годы изменения в терминологии, а так же учтены замечания, размещенные автором на странице http://cm.bell-labs.com/cm/cs/cbook/2ediffs.html.

Для программистов, преподавателей и студентов.

Издание подготовлено при участии издательства "Финансы и статистика"

---

  error("cp: не могу открыть файл %s", argv[1]);

 if ((f2 = creat(argv[2], PERMS)) == -1)

  error("cp: не могу создать файл %s, режим %03o", argv[2], PERMS);

 while ((n = read(f1, buf, BUFSIZ)) › 0)

  if (write(f2, buf, n) != n)

   error ("cp: ошибка при записи в файл %s", argv[2]);

 return 0;

}

Данная программа создаст файл вывода с фиксированными правами доступа, определяемыми кодом 0666. С помощью системного вызова stat, который будет описан в параграфе 8.6, мы можем определить режим использования существующего файла и задать тот же режим для копии.

Заметим, что функция error, вызываемая с различным числом аргументов, во многом похожа на printf. Реализация error иллюстрирует, как пользоваться другими программами семейства printf. Библиотечная функция vprintf аналогична printf, с той лишь оговоркой, что переменная часть списка аргументов заменена в ней одним аргументом, который инициализируется макросом va_start. Подобным же образом соотносятся функции vfprinf с fprintf и vsprintf с sprintf.

#include ‹stdio.h›

#include ‹stdarg.h›

/* error: печатает сообщение об ошибке и умирает */

void error(char *fmt, …) {

 va_list args;

 va_start(args, fmt);

 fprintf(stderr, "ошибка: ");

 vfprintf(stderr, fmt, args);

 fprintf(stderr, "\n");

 va_end(args);

 exit(1);

}

На количество одновременно открытых в программе файлов имеется ограничение (обычно их число колеблется около 20). Поэтому любая программа, которая намеревается работать с большим количеством файлов, должна быть готова повторно использовать их дескрипторы. Функция close(int fd) разрывает связь между файловым дескриптором и открытым файлом и освобождает дескриптор для его применения с другим файлом. Она аналогична библиотечной функции fclose с тем лишь различием, что никакой очистки буфера не делает. Завершение программы с помощью exit или return в главной программе закрывает все открытые файлы.

Функция unlink(char *name) удаляет имя файла из файловой системы. Она соответствует функции remove стандартной библиотеки.

Упражнение 8.1. Перепишите программу cat из главы 7, используя функции read, write, open и close. Замените ими соответствующие функции стандартной библиотеки. Поэкспериментируйте, чтобы сравнить быстродействие двух версий.

8.4 Произвольный доступ (lseek)

Ввод-вывод обычно бывает последовательным, т. е. каждая новая операция чтения-записи имеет дело с позицией файла, следующей за той, что была в предыдущей операции (чтения-записи). При желании, однако, файл можно читать или производить запись в него в произвольном порядке. Системный вызов lseek предоставляет способ передвигаться по файлу, не читая и не записывая данные. Так, функция

long lseek(int fd, long offset, int origin);

в файле с дескриптором fd устанавливает текущую позицию, смещая ее на величину offset относительно места, задаваемого значением origin. Значения параметра origin 0, 1 или 2 означают, что на величину offset отступают соответственно от начала, от текущей позиции или от конца файла. Например, если требуется добавить что-либо в файл (когда в командном интерпретаторе shell системы UNIX ввод перенаправлен оператором ›› в файл или когда в fopen задан аргумент "a"), то прежде чем что-либо записывать, необходимо найти конец файла с помощью вызова функции

lseek(fd, 0L, 2);

Чтобы вернуться назад, в начало файла, надо выполнить

lseek(fd, 0L, 0);

Следует обратить внимание на аргумент 0L: вместо 0L можно было бы написать (long)0 или, если функция lseek должным образом объявлена, просто 0. Благодаря lseek с файлами можно работать так, как будто это большие массивы, правда, с замедленным доступом. Например, следующая функция читает любое число байтов из любого места файла. Она возвращает число прочитанных байтов или -1 в случае ошибки.

#include "syscalls.h"

/* get: читает n байт из позиции pos */

int get(int fd, long pos, char *buf, int n)

{

 if (lseek(fd, pos, 0) ›= 0) /* установка позиции */

  return read(fd, buf, n);

 else

 return -1;

}

Возвращаемое функцией lseek значение имеет тип long и является новой позицией в файле или, в случае ошибки, равно -1. Функция fseek из стандартной библиотеки аналогична lseek: от последней она отличается тем, что в случае ошибки возвращает некоторое ненулевое значение, а ее первый аргумент имеет тип FILE*.

8.5 Пример. Реализация функций fopen и getc

Теперь на примере функций fopen и getc из стандартной библиотеки покажем, как описанные выше части согласуются друг с другом.

Напомним, что файлы в стандартной библиотеке описываются файловыми указателями, а не дескрипторами. Указатель файла - это указатель на структуру, содержащую информацию о файле: указатель на буфер, позволяющий читать файл большими кусками: число незанятых байтов буфера; указатель на следующую позицию в буфере; дескриптор файла; флажки, описывающие режим (чтение/запись), ошибочные состояния и т. д.

Структура данных, описывающая файл, содержится в ‹stdio.h›, который необходимо включать (с помощью #include) в любой исходный файл, если в том осуществляется стандартный ввод-вывод. Этот же заголовочный файл включен и в исходные тексты библиотеки ввода-вывода.

В следующем фрагменте, типичном для файла ‹stdio.h›, имена, используемые только в библиотечных функциях, начинаются с подчеркивания. Это сделано для того, чтобы они случайно не совпали с именами, фигурирующими в программе пользователя. Такое соглашение соблюдается во всех программах стандартной библиотеки.

#define NULL 0

#define EOF (-1)

#define BUFSIZ 1024

#define OPEN_MAX 20 /* max число одновременно открытых файлов */

typedef struct _iobuf {

 int cnt; /* количество оставшихся символов */

 char *ptr; /* позиция следующего символа */

 char *base; /* адрес буфера */

 int flag; /* режим доступа */

 int fd; /* дескриптор файла */

} FILE;

extern FILE _iob[OPEN_MAX];

#define stdin (&iob[0])

#define stdout (&_iob[1])

#define stderr (&_iob[2])

enum _flags {

 _READ = 01, /* файл открыт на чтение */

 _WRITE = 02, /* файл открыт на запись */

 _UNBUF = 04, /* файл не буферизируется */

 _EOF = 010, /* в данном файле встретился EOF */

 _ERR = 020 /* в данном файле встретилась ошибка */

};

int _fillbuf(FILE *);

int _flushbuf(int, FILE *);

#define feof(p) (((p)-›flag & _EOF) != 0)

#define ferror(p) (((p)-›flag & _ERR) != 0)

#define fileno(p) ((p)-›fd)

#define getc(p) (--(p)-›cnt ›= 0 \

 ? (unsigned char) *(p)-›ptr++ : _fillbuf(p))

#define putc(x,p) (--(p)-›cnt ›= 0 \

 ? *(p)-›ptr++ = (x) : _flushbuf((x),p))

#define getchar() getc(stdin)

#define putchar(x) putc((x), stdout)

Макрос getc обычно уменьшает счетчик числа символов, находящихся в буфере, и возвращает символ, после чего приращивает указатель на единицу. (Напомним, что длинные #define с помощью обратной наклонной черты можно продолжить на следующих строках.) Когда значение счетчика становится отрицательным, getc вызывает _fillbuf, чтобы снова заполнить буфер, инициализировать содержимое структуры и выдать символ. Типы возвращаемых символов приводятся к unsigned; это гарантирует, что все они будут положительными.

Хотя в деталях ввод-вывод здесь не рассматривается, мы все же привели полное определение putc. Сделано это, чтобы показать, что она действует во многом так же, как и getc, вызывая функцию _flushbuf, когда буфер полон. В тексте имеются макросы, позволяющие получать доступ к флажкам ошибки и конца файла, а также к его дескриптору.

Теперь можно написать функцию fopen. Большая часть инструкций fopen относится к открытию файла, к соответствующему его позиционированию и к установке флажковых битов, предназначенных для индикации текущего состояния. Сама fopen не отводит места для буфера; это делает _fillbuf при первом чтении файла.

#include <fcntl.h>

#include "syscalls.h"

#define PERMS 0666 /* RW для собственника, группы и проч. */

/* fopen: открывает файл, возвращает файловый указатель */