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

---

#include <stdlib.h>

char *menu[] = {

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

};

int getchoice(char *greet, char *choices[]);

2. Функция main вызывает функцию getchoice с образцом пунктов меню menu:

int main() {

 int choice = 0;

 do {

  choice = getchoice("Please select an action", menu);

  printf("You have chosen: %c\n", choice);

 } while (choice != 'q');

 exit(0);

}

3. Теперь важный фрагмент кода — функция, которая и выводит на экран меню и считывает ввод пользователя:

int getchoice(char *greet, char *choices[]) {

 int chosen = 0;

 int selected;

 char **option;

 do {

  printf("Choice: %s\n", greet);

  option = choices;

  while (*option) {

   printf("%s\n", *option);

   option++;

  }

  selected = getchar();

  option = choices;

  while (*option) {

   if (selected == *option[0]) {

    chosen = 1;

    break;

   }

   option++;

  }

  if (!chosen) {

   printf("Incorrect choice, select again\n");

  }

 } while (!chosen);

 return selected;

}

Как это работает

Функция getchoice выводит на экран приглашение для ввода greet и меню choices и просит пользователя ввести первый символ выбранного пункта. Далее выполняется цикл до тех пор, пока функция getchar не вернет символ, совпадающий с первой буквой одного из элементов массива option.

Когда вы откомпилируете и выполните программу, то обнаружите, что она ведет себя не так, как ожидалось. Для того чтобы продемонстрировать возникающую проблему, далее приведен вариант диалога на экране терминала.

$ ./menu1

Choice: Please select an action

a — add new record

d — delete record

q — quit

a

You have chosen: a

Choice: Please select an action

a — add new record

d — delete record

q — quit

Incorrect choice, select again

Choice: Please select an action

а — add new record

d — delete record

q — quit

q

You have chosen: q $

Для того чтобы сделать выбор, пользователь должен последовательно нажать клавиши <А>, <Enter>, <Q>, <Enter>. Здесь возникают, как минимум, две проблемы; самая серьезная заключается в том, что вы получаете сообщение "Incorrect choice" ("Неверный выбор") после каждого корректного выбора. Кроме того, вы еще должны нажать клавишу <Enter> (или <Return>), прежде чем программа считает введенные данные.

Сравнение канонического и неканонического режимов

Обе эти проблемы тесно связаны. По умолчанию ввод терминала не доступен программе до тех пор, пока пользователь не нажмет клавишу <Enter> или <Return>. В большинстве случаев это достоинство, поскольку данный способ позволяет пользователю корректировать ошибки набора с помощью клавиш <Backspace> или <Delete>. Только когда он остается доволен увиденным на экране, пользователь нажимает клавишу <Enter>, чтобы ввод стал доступен программе.

Такое поведение называется каноническим или стандартным режимом. Весь ввод обрабатывается как последовательность строк. Пока строка ввода не завершена (обычно с помощью нажатия клавиши <Enter>), интерфейс терминала управляет всеми нажатыми клавишами, включая <Backspace>, и приложение не может считать ни одного символа.

Прямая противоположность — неканонический режим, в котором приложение получает больше возможностей контроля над обработкой вводимых символов. Мы еще вернемся к этим двум режимам немного позже в этой главе.

Помимо всего прочего, обработчик терминала в ОС Linux помогает превращать символы прерываний в сигналы (например, останавливающие выполнение программы, когда вы нажмете комбинацию клавиш <Ctrl>+<C>), он также может автоматически выполнить обработку нажатых клавиш <Backspace> и <Delete> и вам не придется реализовывать ее в каждой написанной вами программе. О сигналах вы узнаете больше в главе 11.

Итак, что же происходит в данной программе? ОС Linux сохраняет ввод до тех пор, пока пользователь не нажмет клавишу <Enter>, и затем передает в программу символ выбранного пункта меню и следом за ним код клавиши <Enter>. Каждый раз, когда вы вводите символ пункта меню, программа вызывает функцию getchar, обрабатывает символ и снова вызывает getchar, немедленно возвращающую символ клавиши <Enter>.

Символ, который на самом деле видит программа, — это не символ ASCII возврата каретки CR (десятичный код 13, шестнадцатеричный 0D), а символ перевода строки LF (десятичный код 10, шестнадцатеричный 0A). Так происходит потому, что на внутреннем уровне ОС Linux (как и UNIX) всегда применяет перевод строки для завершения текстовых строк, т. е. в отличие от других ОС, таких как MS-DOS, использующих комбинацию символов возврата каретки и перевода строки, ОС UNIX применяет, для обозначения новой строки только символ перевода строки. Если вводное или выводное устройство посылает или запрашивает и символ возврата каретки, в ОС Linux об этом заботится обработчик терминала. Если вы привыкли работать в MS-DOS или других системах, это может показаться странным, но одно из существенных преимуществ заключается в отсутствии в ОС Linux реальной разницы между текстовыми и бинарными файлами. Символы возврата каретки обрабатываются, только когда вы вводите или выводите их на терминал или некоторые принтеры и плоттеры.

Вы можете откорректировать основной недостаток вашей подпрограммы меню, просто игнорируя дополнительный символ перевода строки с помощью программного кода, подобного приведенному далее:

do {

 selected = getchar();

} while (selected == '\n');

Он решает непосредственно возникшую проблему, и вы увидите вывод, подобный приведенному далее:

$ ./menu1

Choice: Please select an action

a — add new record

d — delete record

q — quit

a

You have chosen: a

Choice: Please select an action

a — add new record

d — delete record

q — quit

q

You have chosen: q $

Мы вернемся позже ко второй проблеме, связанной с необходимостью нажимать клавишу <Enter>, и более элегантному решению для обработки символа перевода строки.

Обработка перенаправленного вывода

Для программ, выполняющихся в ОС Linux, даже интерактивных, характерно перенаправление своего ввода и вывода как в файлы, так и в другие программы. Давайте рассмотрим поведение вашей программы при перенаправлении ее вывода в файл.

$ ./menu1 > file

a

q

$

Такой результат можно было бы считать успешным, потому что вывод перенаправлен в файл вместо терминала. Однако бывают случаи, когда нужно помешать такому исходу событий или отделить приглашения или подсказки, которые пользователь должен видеть, от остального вывода, благополучно перенаправляемого в файл.

О перенаправлении стандартного вывода можно судить по наличию низкоуровневого дескриптора файла, ассоциированного с терминалом. Эту проверку выполняет системный вызов isatty. Вы просто передаете ему корректный дескриптор файла, и он проверяет, связан ли этот дескриптор в данный момент с терминалом.

#include <unistd.h>

int isatty(int fd);

Системный вызов isatty возвращает 1, если открытый дескриптор файла fd связан с терминалом, и 0 в противном случае.

В данной программе используются файловые потоки, но isatty оперирует только дескрипторами файлов. Для выполнения необходимого преобразования вам придется сочетать вызов isatty с подпрограммой fileno, обсуждавшейся в главе 3.

Что вы собираетесь делать, если стандартный вывод stdout перенаправлен? Просто завершить программу — не слишком хорошо, потому что у пользователя нет возможности выяснить, почему программа аварийно завершила выполнение. Вывод сообщения в stdout тоже не поможет, поскольку оно будет перенаправлено с терминала. Единственное решение — записать сообщение в стандартный поток ошибок stderr, который не перенаправляется командой оболочки > file (упражнение 5.2).

Упражнение 5.2. Проверка для выявления перенаправления вывода

Внесите следующие изменения в директивы включения заголовочных файлов и функцию main программы menu1.с из упражнения 5.1. Назовите новый файл menu2.c.

#include <unistd.h>

...

int main() {

 int choice = 0;

 if (!isatty(fileno(stdout))) {