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"

---

FILE *fopen(char *name, char *mode)

{

 int fd;

 FILE *fp;

 if (*mode != 'r' && *mode != 'w' && *mode != 'a'

  return NULL;

 for (fp = _iob; fp < _iob + OPEN_MAX; fp++)

  if ((fp->flag & (_READ | _WRITE)) == 0)

   break; /* найдена свободная позиция */

 if (fp >= _iob + OPEN_MAX)  /* нет свободной позиция */

  return NULL;

 if (*mode == 'w')

  fd = creat(name, PERMS);

 else if (*mode == 'a') {

  if ((fd = open(name, O_WRONLY, 0)) == -1)

   fd = creat(name, PERMS);

  lseek(fd, 0L, 2);

 } else

  fd = open(name, O_RDONLY, 0);

 if (fd == -1) /* невозможен доступ по имени name */

  return NULL;

 fp->fd = fd;

 fp->cnt = 0;

 fp->base = NULL;

 fp->flag = (*mode == 'r') ? _READ : _WRITE;

 return fp;

}

Приведенная здесь версия fopen реализует не все режимы доступа, оговоренные стандартом; но, мы думаем, их реализация в полном объеме не намного увеличит длину программы. Наша fopen не распознает буквы b, сигнализирующей о бинарном вводе-выводе (поскольку в системах UNIX это не имеет смысла), и знака +, указывающего на возможность одновременно читать и писать.

Для любого файла в момент первого обращения к нему с помощью макровызова getc счетчик cnt равен нулю. Следствием этого будет вызов _fillbuf. Коли выяснится, что файл на чтение не открыт, то функция _fillbuf немедленно возвратит EOF. В противном случае она попытается запросить память для буфера (если чтение должно быть с буферизацией).

После получения области памяти для буфера _fillbuf обращается к read, чтобы его наполнить, устанавливает счетчик и указатели и возвращает первый символ из буфера. В следующих обращениях _fillbuf обнаружит, что память для буфера уже выделена.

#include "syscalls.h"

/* _fillbuf: запрос памяти и заполнение буфера */

int _fillbuf(FILE *fp)

{

 int bufsize;

 if ((fp->flag & ( _READ | _EOF | _ERR )) != _READ)

  return EOF;

 bufsize = (fp->flag & _UNBUF) ? 1 : BUFSIZ;

 if (fp->base == NULL) /* буфера еще нет */

  if ((fp->base = (char *) malloc(bufsize)) == NULL)

   return EOF; /* нельзя получить буфер */

 fp->ptr = fp->base;

 fp->cnt = read(fp->fd, fp->ptr, bufsize);

 if (--fp->cnt < 0) {

  if (fp->cnt == -1)

   fp->flag |= _EOF;

  else

   fp->flag |= _ERR;

  fp->cnt = 0;

  return EOF;

 }

 return (unsigned char) *fp->ptr++;

}

Единственное, что осталось невыясненным, - это каким образом организовать начало счета. Массив _iob следует определить и инициализировать так, чтобы перед тем как программа начнет работать, в нем уже была информация о файлах stdin, stdout и stderr.

FILE _iob[OPEN_MAX] = { /* stdin, stdout, stderr: */

 { 0, (char *) 0, (char *) 0, _READ, 0 },

 { 0, (char *) 0, (char *) 0, _WRITE, 1 },

 { 0, (char *) 0, (char *) 0, _WRITE | _UNBUF, 2 }

};

Инициализация flag как части структуры показывает, что stdin открыт на чтение, stdout - на запись, а stderr - на запись без буферизации.

Упражнение 8.2. Перепишите функции fopen и _fillbuf, работая с флажками как с полями, а не с помощью явных побитовых операций. Сравните размеры и скорости двух вариантов программ.

Упражнение 8.3. Разработайте и напишите функции _flushbuf, fflush и fclose.

Упражнение 8.4. Функция стандартной библиотеки

int fseek(FILE *fp, long offset, int origin)

идентична функции lseek с теми, однако, отличиями, что fp - это файловый указатель, а не дескриптор, и возвращает она значение int, означающее состояние файла, а не позицию в нем. Напишите свою версию fseek. Обеспечьте, чтобы работа вашей fseek по буферизации была согласована с буферизацией, используемой другими функциями библиотеки.

8.6 Пример. Печать каталогов

При разного рода взаимодействиях с файловой системой иногда требуется получить только информацию о файле, а не его содержимое. Такая потребность возникает, например, в программе печати каталога файлов, работающей аналогично команде ls системы UNIX. Она печатает имена файлов каталога и по желанию пользователя другую дополнительную информацию (размеры, права доступа и т. д.). Аналогичной командой в MS-DOS является dir.

Так как в системе UNIX каталог - это тоже файл, функции ls, чтобы добраться до имен файлов, нужно только его прочитать. Но чтобы получить другую информацию о файле (например узнать его размер), необходимо выполнить системный вызов. В других системах (в MS-DOS, например) системным вызовом приходится пользоваться даже для получения доступа к именам файлов. Наша цель - обеспечить доступ к информации по возможности системно-независимым способом несмотря на то, что реализация может быть существенно системно-зависима. Проиллюстрируем сказанное написанием программы fsize. Функция fsize - частный случай программы ls: она печатает размеры всех файлов, перечисленных в командной строке. Если какой-либо из файлов сам является каталогом, то, чтобы получить информацию о нем, fsize обращается сама к себе. Если аргументов в командной строке нет, то обрабатывается текущий каталог.

Для начала вспомним структуру файловой системы в UNIXe. Каталог - это файл, содержащий список имен файлов и некоторую информацию о том, где они расположены. "Место расположения" - это индекс, обеспечивающий доступ в другую таблицу, называемую "списком узлов inode". Для каждого файла имеется свой inode, где собрана вся информация о файле, за исключением его имени. Каждый элемент каталога состоит из двух частей: из имени файла и номера узла inode.

К сожалению, формат и точное содержимое каталога не одинаковы в разных версиях системы. Поэтому, чтобы переносимую компоненту отделить от непереносимой, разобьем нашу задачу на две. Внешний уровень определяет структуру, названную Dirent, и три подпрограммы opendir, readdir и closedir: в результате обеспечивается системно-независимый доступ к имени и номеру узла inode каждого элемента каталога. Мы будем писать программу fsize, рассчитывая на такой интерфейс, а затем покажем, как реализовать указанные функции для систем, использующих ту же структуру каталога, что и Version 7 и System V UNIX. Другие варианты оставим для упражнений.

Структура Dirent содержит номер узла inode и имя. Максимальная длина имени файла равна NAME_MAX - это значение системно-зависимо. Функция opendir возвращает указатель на структуру, названную DIR (по аналогии с FILE), которая используется функциями readdir и closedir. Эта информация сосредоточена в заголовочном файле dirent.h.

#define NAME_MAX 14 /* максимальная длина имени файла */

 /* системно-зависимая величина */

typedef struct { /* универс. структура элемента каталога: */

 long ino; /* номер inode */

 char name[NAME_MAX+1]; /* имя + завершающий '\0' */

} Dirent;

typedef struct { /* минимальный DIR: без буферизации и т.д. */

 int fd; /* файловый дескриптор каталога */

 Dirent d; /* элемент каталога */

} DIR;

DIR *opendir(char *dirname);

Dirent *readdir(DIR *dfd);

void closedir(DIR *dfd);

Системный вызов stat получает имя файла и возвращает полную о нем информацию, содержащуюся в узле inode, или -1 в случае ошибки. Так,

char *name;

struct stat stbuf;

int stat(char *, struct stat *);

stat(name, &stbuf);

заполняет структуру stbuf информацией из узла inode о файле с именем name. Структура, описывающая возвращаемое функцией stat значение находится в ‹sys/stat.h› и выглядит примерно так:

struct stat /* информация из inode, возвращаемая stat */

{

 dev_t st_dev; /* устройство */

 ino_t st_ino; /* номер inode */

 short st_mode; /* режимные биты */

 short st_nlink; /* число связей с файлом */

 short st_uid; /* имя пользователя-собственника */

 short st_gid; /* имя группы собственника */

 dev_t st_rdev; /* для специальных файлов */

 off_t st_size; /* размер файла в символах */

 time_t st_atime; /* время последнего использования */

 time_t st_mtime; /* время последней модификации */

 time_t st_ctime; /* время последнего изменения inode */