Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

• Название: Основы программирования в Linux
• Автор: Нейл Мэтью
• Издательство: «БХВ-Петербург»
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-9775-0289-4

В четвертом издании популярного руководства даны основы программирования в операционной системе Linux. Рассмотрены: использование библиотек C/C++ и стан­дартных средств разработки, организация системных вызовов, файловый ввод/вывод, взаимодействие процессов, программирование средствами командной оболочки, создание графических пользовательских интерфейсов с помощью инструментальных средств GTK+ или Qt, применение сокетов и др. Описана компиляция программ, их компоновка c библиотеками и работа с терминальным вводом/выводом. Даны приемы написания приложений в средах GNOME® и KDE®, хранения данных с использованием СУБД MySQL® и отладки программ. Книга хорошо структурирована, что делает обучение легким и быстрым.

Для начинающих Linux-программистов

---

Функции базы данных сетевых узлов или хостов (Host database) объявлены в заголовочном файле интерфейса netdb.h:

#include <netdb.h>

struct hostent *gethostbyaddr(const void* addr, size_t len, int type);

struct hostent* gethostbyname(const char* name);

Структура, возвращаемая этими функциями, должна как минимум содержать следующие элементы.

struct hostent {

 char *h_name;      /* Имя узла */

 char **h_aliases;  /* Перечень псевдонимов (nicknames) */

 int h_addrtype;    /* Тип адреса */

 int h_length;      /* Длина адреса в байтах */

 char **h_addr_list /* Перечень адреса (сетевой порядок байтов) */

};

Если в базе данных нет элемента, соответствующего заданному узлу или адресу, информационные функции вернут пустой указатель.

Аналогично информацию, касающуюся сервисов и связанных номеров портов, можно получить с помощью информационных функций сервисов:

#include <netdb.h>

struct servent *getservbyname(const char *name, const char *proto);

struct servent *getservbyport(int port, const char *proto);

Параметр proto задает протокол, который будет применяться для подключения к сервису, либо "tcp" для TCP-соединений типа SOCK_STREAM, либо "udp" для UDP-дейтаграмм типа SOCK_DGRAM.

Структура servent содержит как минимум следующие элементы:

struct servent {

 char *s_name;     /* Имя сервиса */

 char **s_aliases; /* Список псевдонимов (дополнительных имен) */

 int s_port;       /* Номер IP-порта */

 char *s_proto;    /* Тип сервиса, обычно "tcp" или "udp" */

}

Вы можете собрать воедино информацию о компьютере из базы данных сетевых узлов, вызвав функцию gethostbyname и выведя ее результаты. Учтите, что адрес необходимо преобразовать в соответствующий тип и перейти от сетевого упорядочивания к пригодной для вывода строке с помощью преобразования inet_ntoa, определенного следующим образом:

#include <arpa/inet.h>

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

Функция преобразует адрес интернет-узла в строку формата четверки чисел с точками. В случае ошибки она возвращает -1, но в стандарте POSIX не определены конкретные ошибки. Еще одна новая функция, которую вы примените, — gethostname:

#include <unistd.h>

int gethostname(char *name, int name length);

Эта функция записывает имя текущего узла в строку, заданную параметром name. Имя узла будет нуль-терминированной строкой. Аргумент namelength содержит длину строкового имени и, если возвращаемое имя узла превысит эту длину, оно будет обрезано. Функция gethostname возвращает 0 в случае успешного завершения и -1 в случае ошибки. И снова ошибки в стандарте POSIX не определены.

Выполните упражнение 15.5.

Упражнение 15.5. Сетевая информация

Данная программа getname.c получает сведения о компьютере.

1. Как обычно, вставьте соответствующие заголовочные файлы и объявите переменные:

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <unistd.h>

#include <netdb.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[]) {

 char *host, **names, **addrs;

 struct hostent *hostinfo;

2. Присвойте переменной host значение аргумента, предоставляемого при вызове программы getname, или по умолчанию имя машины пользователя:

 if (argc == 1) {

  char myname[256];

  gethostname(myname, 255);

  host = myname;

 } else host = argv[1];

3. Вызовите функцию gethostbyname и сообщите об ошибке, если никакая информация не найдена:

 hostinfo = gethostbyname(host);

 if (!hostinfo) {

  fprintf(stderr, "cannot get info for host: %s\n", host);

  exit(1);

 }

4. Отобразите имя узла и любые псевдонимы, которые у него могут быть:

 printf("results for host %s:\n", host);

 printf("Name : %s\n", hostinfo->h_name);

 printf("Aliases: ");

 names = hostinfo->h_aliases;

 while (*names) {

  printf(" %s", *names); names++;

 }

 printf("\n");

5. Если запрашиваемый узел не является IP-узлом, сообщите об этом и завершите выполнение:

 if (hostinfo->h_addrtype != AF_INET) {

  fprintf(stderr, "not an IP host!\n");

  exit(1);

 }

6. В противном случае выведите IP-адрес (адреса):

 addrs = hostinfo->h_addr_list;

 while (*addrs) {

  printf(" %s", inet_ntoa(*(struct in_addr*)*addrs));

  addrs++;

 }

 printf("\n");

 exit(0);

}

Для определения узла по заданному IP-адресу можно применить функцию gethostbyaddr. Вы можете использовать ее на сервере для того, чтобы выяснить, откуда клиент запрашивает соединение.

Как это работает

Программа getname вызывает функцию gethostbyname для извлечения сведений об узле из базы данных сетевых узлов. Она выводит имя компьютера, его псевдонимы (другие имена, под которыми известен компьютер) и IP-адреса, которые он использует в своих сетевых интерфейсах. На одной из машин авторов выполнение примера и указание в качестве аргумента имени tilde привело к выводу двух интерфейсов: сети Ethernet и модемной линии связи.

$ ./getname tilde

results for host tilde:

Name: tilde.localnet

Aliases: tilde

192.168.1.1 158.152.x.x

Когда используется имя узла localhost, задается виртуальная сеть:

$ ./getname localhost

results for host localhost:

Name: localhost

Aliases: 127.0.0.1

Теперь вы можете изменить свою программу-клиента для соединения с любым именованным узлом сети. Вместо подключения к серверу из вашего примера, вы соединитесь со стандартным сервисом и сможете извлечь номер порта.

Большинство систем UNIX и некоторые ОС Linux делают доступными свои системные время и дату в виде стандартного сервиса с именем daytime. Клиенты могут подключаться к этому сервису для выяснения мнения сервера о текущих времени и дате. В упражнении 15:6 приведена программа-клиент getdate.c, именно это и делающая.

Упражнение 15.6. Подключение к стандартному сервису

1. Начните с обычных директив #include и объявлений:

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <netdb.h>

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

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

 char *host;

 int sockfd;

 int len, result;

 struct sockaddr_in address;

 struct hostent *hostinfo;

 struct servent *servinfo;

 char buffer[128];

 if (argc == 1) host = "localhost";

 else host = argv[1];

2. Найдите адрес узла и сообщите об ошибке, если адрес не найден:

 hostinfo = gethostbyname(host);

 if (!host info) {

  fprintf(stderr, "no host: %s\n", host);

  exit(1);

 }

3. Убедитесь, что на компьютере есть сервис daytime:

 servinfo = getservbyname("daytime", "tcp");

 if (!servinfo) {

  fprintf(stderr, "no daytime service\n");

  exit(1);

 }

 printf("daytime port is %d\n", ntohs(servinfo->s_port));

4. Создайте сокет:

 sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

5. Сформируйте адрес для соединения:

 address.sin_family = AF_INET;

 address.sin_port = servinfo->s_port;

 address.sin_addr = *(struct in_addr *)*hostinfo->h_addr_list;

 len = sizeof(address);

6. Затем подключитесь и получите информацию:

 result = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&address, len);

 if (result == -1) {

  perror("oops: getdate");

  exit(1);

 }

 result = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer));

 buffer[result] = '\0';

 printf("read %d bytes: %s", result, buffer);

 close(sockfd);

 exit(0);

}

Вы можете применять программу getdate для получения времени суток с любого известного узла сети.

$ ./getdate localhost

daytime port is 13

read 26 bytes: 24 JUN 2007 06:03:03 BST

$

Если вы получаете сообщение об ошибке, такое как

oops: getdate: Connection refused

или

oops: getdate: No such file or directory

причина может быть в том, что на компьютере, к которому вы подключаетесь, не включен сервис daytime. Такое поведение стало стандартным для большинства современных систем Linux. В следующем разделе вы увидите, как включать этот и другие сервисы.

Как это работает

При выполнении данной программы можно задать узел, к которому следует подключиться. Номер порта сервиса daytime определяется функцией сетевой базы данных getservbyname, которая возвращает сведения о сетевых сервисах таким же способом, как и при получении информации об узле сети. Программа getdate пытается соединиться с адресом, который указан первым в списке дополнительных адресов заданного узла. Если соединение успешно, программа считывает сведения, возвращаемые сервисом daytime, символьную строку, содержащую системные дату и время.