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

---

Таблица 4.13

Параметр resource Описание RLIMIT_CORE Ограничение размера файла дампа ядра, в байтах RLIMIT_CPU Ограничение времени ЦП, в секундах RLIMIT_DATA Ограничение размера сегмента data(), в байтах RLIMIT_FSIZE Ограничение размера файла, в байтах RLIMIT_NOFILE Ограничение количества открытых файлов RLIMIT_STACK Ограничение размера стека, в байтах RLIMIT_AS Ограничение доступного адресного пространства (стек и данные), в байтах

В упражнении 4.15 показана программа limits.c, имитирующая типичное приложение. Она также задает и нарушает ограничения ресурсов.

Упражнение 4.16. Ограничения ресурсов

1. Включите заголовочные файлы для всех функций, которые вы собираетесь применять в данной программе:

#include <sys/types.h> \

#include <sys/resource.h>

#include <sys/time.h>

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

2. Функция типа void записывает 10 000 раз строку во временный файл и затем выполняет некоторые арифметические вычисления для загрузки ЦП:

void work() {

 FILE *f;

 int i;

 double x = 4.5;

 f = tmpfile();

 for (i = 0; i < 10000; i++) {

  fprintf(f, "Do some output\n");

  if (ferror(f)) {

   fprintf(stderr, "Error writing to temporary file\n");

   exit(1);

  }

 }

 for (i = 0; i < 1000000; i++) x = log(x*x + 3.21);

}

3. Функция main вызывает функцию work, а затем применяет функцию getrusage для определения времени ЦП, использованного work. Эта информация выводится на экран:

int main() {

 struct rusage r_usage;

 struct rlimit r_limit;

 int priority;

 work();

 getrusage(RUSAGE_SELF, &r_usage);

 printf("CPU usage: User = %ld.%06ld, System = %ld.%06ld\n",

  r_usage.ru_utime.tvsec, rusage.ru_utime.tv_usec,

  r_usage.ru_stime.tv_sec, r_usage.ru_stime.tv_usec);

4. Далее она вызывает функции getpriority и getrlimit для выяснения текущего приоритета и ограничений на размер файла соответственно:

 priority = getpriority(PRIO_PROCESS, getpid());

 printf("Current priority = %d\n", priority);

 getrlimit(RLIMIT_FSIZE, &r_limit);

 printf("Current FSIZE limit: soft = %ld, hard = %ld\n",

  r_limi t.rlim_cur, r_limit.rlim_max);

5. В заключение задайте ограничение размера файла с помощью функции setrlimit и снова вызовите функцию work, которая завершится с ошибкой, т.к. попытается создать слишком большой файл:

 r_limit.rlim_cur = 2048;

 r_limit.rlim_max = 4096;

 printf("Setting a 2K file size limit\n");

 setrlimit(RLIMIT_FS1ZE, &r_limit);

 work();

 exit(0);

}

Выполнив эту программу, вы сможете увидеть, сколько затрачено времени ЦП, и текущий приоритет, с которым программа выполняется. После того как будет задан предельный размер файла, программа не сможет записать во временный файл более 2048 байтов.

$ cc -о limits limits.с -lm

$ ./limits

CPU usage: User = 0.140008, System = 0.020001

Current priority = 0

Current FSIZE limit: soft = -1, hard = -1

Setting a 2K file size limit

File size limit exceeded

Вы можете изменить приоритет программы, запустив ее с помощью команды nice. Далее показано, как меняется приоритет на значение +10, и в результате программа выполняется немного дольше.

$ nice ./limits

CPU usage: User = 0.152009, System = 0.020001

Current priority = 10

Current FSIZE limit: soft = -1, hard = -1 

Setting a 2K file size limit

File size limit exceeded

Как это работает

Программа limits вызывает функцию work для имитации операций типичной программы. Она выполняет некоторые вычисления и формирует вывод, в данном случае около 150 Кбайт записывается во временный файл. Программа вызывает функции управления ресурсами для выяснения своего приоритета и ограничений на размер файла. В данном случае ограничения размеров файлов не заданы, поэтому можно создавать файл любого размера (если позволяет дисковое пространство). Затем программа задает свое ограничение размера файла, равное примерно 2 Кбайт, и снова пытается выполнить некоторые действия. На этот раз функция work завершается неудачно, поскольку не может создать такой большой временный файл.

Примечание

Ограничения можно также наложить на программу, выполняющуюся в отдельной командной оболочке с помощью команды ulimit оболочки bash.

В приведенном примере сообщение об ошибке "Error writing to temporary file" ("Ошибка записи во временный файл") не выводится. Это происходит потому, что некоторые системы (например, Linux 2.2 и более поздние версии) завершают выполнение программы при превышении ограничения ресурса. Делается это с помощью отправки сигнала SIGXFSZ. В главе 11 вы узнаете больше о сигналах и способах их применения. Другие системы, соответствующие стандарту POSIX, заставляют функцию, превысившую ограничение, вернуть ошибку.

Резюме

В этой главе вы посмотрели на окружение системы Linux и познакомились с условиями выполнения программ. Вы узнали об аргументах командной строки и переменных окружения — и те, и другие могут применяться для изменения стандартного поведения программы и предоставляют подходящие программные опции.

Вы увидели, как программа может воспользоваться библиотечными функциями для обработки значений даты и времени и получить сведения о себе, пользователе и компьютере, на котором она выполняется.

Программы в ОС Linux, как правило, должны совместно использовать дорогостоящие ресурсы, поэтому в данной главе рассматриваются способы определения имеющихся ресурсов и управления ими. 

Глава 5 Терминалы

В этой главе вы познакомитесь с некоторыми улучшениями, которые вам, возможно, захочется внести в базовое приложение из главы 2. Его, быть может, самый очевидный недостаток — пользовательский интерфейс; он достаточно функционален, но не слишком элегантен. Теперь вы узнаете, как сделать более управляемым терминал пользователя, т. е. ввод с клавиатуры и вывод на экран. Помимо этого вы научитесь обеспечивать написанным вами программам возможность получения вводимых данных от пользователя даже при наличии перенаправления ввода и гарантировать вывод данных в нужное место на экране.

Несмотря на то, что заново реализованное приложение для управления базой данных компакт-дисков не увидит свет до конца главы 7, его основы вы заложите в этой главе. Глава 6 посвящена curses, которые представляют собой вовсе не древнее проклятие, а библиотеку функций, предлагающих программный код высокого уровня для управления отображением на экране терминала. Попутно вы узнаете чуть больше о размышлениях прежних профи UNIX, познакомившись с основными принципами систем Linux и UNIX и понятием терминала. Низкоуровневый доступ, представленный в этой главе, быть может именно то, что вам нужно. Большая часть того, о чем мы пишем здесь, хорошо подходит для программ, выполняющихся в окне консоли, таких как эмуляторы терминала KDE's Konsole, GNOME's gnome-terminal или стандартный X11 xterm.

В этой главе вы, в частности, узнаете о:

□ чтении с терминала и записи на терминал;

□ драйверах терминала и общем терминальном интерфейсе (General Terminal Interface, GTI);

□ структуре типа termios;

□ выводе терминала и базе данных terminfo;

□ обнаружении нажатия клавиш.

Чтение с терминала и запись на терминал

В главе 3 вы узнали, что, когда программа запускается из командной строки, оболочка обеспечивает присоединение к ней стандартных потоков ввода и вывода. Вы получаете возможность взаимодействия с пользователем простым применением подпрограмм getchar и printf для чтения из стандартного потока ввода и записи в стандартный поток вывода.

В упражнении 5.1 в программе menu1.c вы попытаетесь переписать на языке С подпрограммы формирования меню, использующие только эти две функции.

Упражнение 5.1. Подпрограммы формирования меню на языке C

1. Начните со следующих строк, определяющих массив, который будет использоваться как меню, и прототип (описание) функции getchoice:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

char *menu[] = {

 "a — add new record", "d — delete record", "q - quit", NULL,

};