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"

---

 time_t st_ctime; /* время последнего изменения inode */

};

Большинство этих значений объясняется в комментариях. Типы, подобные dev_t и ino_t, определены в файле ‹sys/types.h›, который тоже нужно включить посредством #include.

Элемент st_mode содержит набор флажков, составляющих дополнительную информацию о файле. Определения флажков также содержатся в ‹sys/stat.h› нам потребуется только та его часть, которая имеет дело с типом файла

#define S_IFMT  0160000 /* тип файла */

#define S_IFDIR 0040000 /* каталог */

#define S_IFCHR 0020000 /* символьно-ориентированный */

#define S_IFBLK 0060000 /* блочно-ориентированный */

#define S_IFREG 0100000 /* обычный */

Теперь мы готовы приступить к написанию программы fsize. Если режимные биты (st_mode), полученные от stat, указывают, что файл не является каталогом, то можно взять его размер (st_size) и напечатать. Однако если файл - каталог, то мы должны обработать все его файлы, каждый из которых в свою очередь может быть каталогом. Обработка каталога - процесс рекурсивный.

Программа main просматривает параметры командной строки, передавая каждый аргумент функции fsize.

#include ‹stdio.h›

#include ‹string.h›

#include "syscalls.h"

#include ‹fcntl.h› /* флажки чтения и записи */

#include ‹sys/types.h› /* определения типов */

#include ‹sys/stat.h› /* структура, возвращаемая stat */

#include "dirent.h"

void fsize(char *);

/* печатает размер файлов */

main(int argc, char **argv) {

 if (argc == 1) /* по умолчанию берется текущий каталог */

  fsize(".");

 else

  while (--argc › 0)

   fsize(*++argv);

 return 0;

}

Функция fsize печатает размер файла. Однако, если файл - каталог, она сначала вызывает dirwalk, чтобы обработать все его файлы. Обратите внимание на то, как используются имена флажков S_IFMT и S_IFDIR из ‹sys/stat.h› при проверке, является ли файл каталогом. Здесь нужны скобки, поскольку приоритет оператора & ниже приоритета оператора ==.

int stat(char *, struct stat *);

void dirwalk(char *, void (*fcn)(char *));

/* fsize: печатает размер файла "name" */

void fsize(char *name)

{

 struct stat stbuf;

 if (stat(name, &stbuf) == -1) {

  fprintf(stderr, "fsize: нет доступа к %s\n", name);

  return;

 }

 if ((stbuf.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR)

  dirwalk(name, fsize);

 printf("%8ld%s\n", stbuf.st_size, name);

}

Функция dirwalk - это универсальная программа, применяющая некоторую функцию к каждому файлу каталога. Она открывает каталог, с помощью цикла перебирает содержащиеся в нем файлы, применяя к каждому из них указанную функцию, затем закрывает каталог и осуществляет возврат. Так как fsize вызывает dirwalk на каждом каталоге, в этих двух функциях заложена косвенная рекурсия.

#define MAX_PATH 1024

/* dirwalk: применяет fcn ко всем файлам из dir */

void dirwalk(char *dir, void (*fcn)(char *))

{

 char name[MAX_PATH];

 Dirent *dp;

 DIR *dfd;

 if ((dfd = opendir(dir)) == NULL) {

  fprintf(stderr, "dirwalk: не могу открыть %s\n", dir);

  return;

 }

 while ((dp = readdir(dfd)) != NULL) {

  if (strcmp(dp-›name, ".") == 0 || strcmp(dp-›name, "…") == 0)

   continue; /* пропустить себя и родителя */

  if (strlen(dir)+strlen(dp-›name) + 2 › sizeof(name))

   fprintf(stderr, "dirwalk: слишком длинное имя %s/%s\n", dir, dp-›name);

  else {

   sprintf(name, "%s/%s", dir, dp-›name);

   (*fcn) (name);

  }

 }

 closedir(dfd);

}

Каждый вызов readdir возвращает указатель на информацию о следующем файле или NULL, если все файлы обработаны. Любой каталог всегда хранит в себе информацию о себе самом в файле под именем "." и о своем родителе в файле под именем "…": их нужно пропустить, иначе программа зациклится. Обратите внимание: код программы этого уровня не зависит от того, как форматированы каталоги. Следующий шаг - представить минимальные версии opendir, readdir и closedir для некоторой конкретной системы. Здесь приведены программы для систем Version 7 и System V UNIX. Они используют информацию о каталоге, хранящуюся в заголовочном файле ‹sys/dir.h›, который выглядит следующим образом:

#ifndef DIRSIZ

#define DIRSIZ 14

#endif

struct direct /* элемент каталога */

{

 ino_t d_ino; /* номер inode */

 char d_name[DIRSIZ]; /* длинное имя не имеет '\0' */

};

Некоторые версии системы допускают более длинные имена и имеют более сложную структуру каталога.

Тип ino_t задан с помощью typedef и описывает индекс списка узлов node. В системе, которой пользуемся мы, этот тип есть unsigned short, но в других системах он может быть иным, поэтому его лучше определять через typedef. Полный набор "системных" типов находится в ‹sys/types.h›.

Функция opendir открывает каталог, проверяет, является ли он действительно каталогом (в данном случае это делается с помощью системного вызова fstat, который аналогичен stat, но применяется к дескриптору файла), запрашивает пространство для структуры каталога и записывает информацию.

int fstat(int fd, struct stat *);

/* opendir: открывает каталог для вызовов readdir */

DIR *opendir(char *dirname)

{

 int fd;

 struct stat stbuf;

 DIR *dp;

 if ((fd = open(dirname, O_RDONLY, 0)) == -1 || fstat(fd, &stbuf) == -1 || (stbuf.st_mode & S_IFMT) != S_IFDIR || (dp = (DIR *) malloc(sizeof(DIR))) == NULL)

  return NULL;

 dp-›fd = fd;

 return dp;

}

Функция closedir закрывает каталог и освобождает пространство.

/* closedir: закрывает каталог, открытый opendir */

void closedir(DIR *dp) {

 if (dp) {

  close(dp-›fd);

  free(dp);

 }

}

Наконец, readdir с помощью read читает каждый элемент каталога. Если некий элемент каталога в данный момент не используется (соответствующий ему файл был удален), то номер узла inode у него равен нулю, и данная позиция пропускается. В противном случае номер inode и имя размещаются в статической (static) структуре, и указатель на нее выдается в качестве результата. При каждом следующем обращении новая информация занимает место предыдущей.

#include ‹sys/dir.h› /* место расположения структуры каталога */

/* readdir: последовательно читает элементы каталога */

Dirent *readdir(DIR *dp) {

 struct direct dirbuf; /* структура каталога на данной системе */

 static Dirent d; /* возвращает унифицированную структуру */

 while (read(dp-›fd, (char *)&dirbuf, sizeof (dirbuf)) == sizeof(dirbuf)) {

  if (dirbuf.d_ino == 0) /* пустой элемент, не используется */

   continue;

  d.ino = dirbuf.d_ino;

  strncpy(d.name, dirbuf.d_name, DIRSIZ);

  d.name[DIRSIZ] = '\0'; /* завершающий символ '\0' */

  return &d;

 }

 return NULL;

}

Хотя программа fsize - довольно специализированная, она иллюстрирует два важных факта. Первый: многие программы не являются "системными"; они просто используют информацию, которую хранит операционная система. Для таких программ существенно то, что представление информации сосредоточено исключительно в стандартных заголовочных файлах. Программы включают эти файлы, а не держат объявления в себе. Второе наблюдение заключается в том, что при старании системно-зависимым объектам можно создать интерфейсы, которые сами не будут системно-зависимыми. Хорошие тому примеры ~ функции стандартной библиотеки.

Упражнение 8.5. Модифицируйте fsize таким образом, чтобы можно было печатать остальную информацию, содержащуюся в узле inode.

8.7 Пример. Распределитель памяти

В главе 5 был описан простой распределитель памяти, основанный на принципе стека. Версия, которую мы напишем здесь, не имеет ограничений: вызовы malloc и free могут выполняться в любом порядке: malloc делает запрос в операционную систему на выделение памяти тогда, когда она требуется. Эти программы иллюстрируют приемы, позволяющие получать машинно-зависимый код сравнительно машинно-независимым способом, и, кроме того, они могут служить примером применения таких средств языка, как структуры, объединения и typedef.

Никакого ранее скомпилированного массива фиксированного размера, из которого выделяются куски памяти, не будет. Функция malloc запрашивает память у операционной системы по мере надобности. Поскольку и другие действия программы могут вызывать запросы памяти, которые удовлетворяются независимо от этого распределителя памяти, пространство, которым заведует malloc, необязательно представляет собой связный кусок памяти. Поэтому свободная память хранится в виде списка блоков. Каждый блок содержит размер, указатель на следующий блок и само пространство. Блоки в списке хранятся в порядке возрастания адресов памяти, при этом последний блок (с самым большим адресом) указывает на первый.