Арнольд Роббинс - Linux программирование в примерах

• Название: Linux программирование в примерах
• Автор: Арнольд Роббинс
• Издательство: Кудиц-Образ
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2005
• ISBN: 5-9579-0059-1

В книге рассмотрены вопросы, связанные с программированием под Linux: файловый ввод/вывод, метаданные файлов, основы управления памятью, процессы и сигналы, пользователи и группы, вопросы интернационализации и локализации, сортировка, поиск и многие другие. Много внимания уделено средствам отладки, доступным под GNU Linux. Все темы иллюстрируются примерами кода, взятого из V7 UNIX и GNU. Эта книга может быть полезна любому, кто интересуется программированием под Linux.

---

12.10. Резюме

• Операторы проверки предоставляют способ сделать утверждения о предполагаемом состоянии программы. Они являются полезным инструментом для проектирования и отладки и обычно должны оставаться в коде изделия. Однако, будьте внимательны, чтобы не перепутать операторы проверки с проверками возможных ошибок времени исполнения.

• Функции memXXX() являются аналогичными более известным функциям strXXX(). Самой большой их ценностью является то. что они могут работать с двоичными данными; нулевые байты не отличаются от других байтов. Больше известна memcpy() против memmove(), обрабатывающей перекрывающиеся копии.

• Временные файлы полезны во многих приложениях. Функции API tmpfile() и mkstemp() являются предпочтительными способами создания временных файлов, в то же время позволяя избежать состояния гонки и связанных с ней проблем безопасности. Многие программы для указания местоположения своих временных файлов используют переменную окружения TMPDIR, а если она не определена, приемлемое значение по умолчанию (обычно /tmp). Это хорошее соглашение, которое следует принять на вооружение в своих программах.

• Функция abort() посылает вызывающему процессу сигнал SIGABRT. Результатом является завершение процесса и создание дампа ядра, предположительно для отладки.

• setjmp() и longjmp() обеспечивают нелокальный переход. Это мощная возможность, которая должна использоваться с осторожностью. sigsetjmp() и siglongjmp() сохраняют и восстанавливают маску сигналов процесса, когда программа осуществляет нелокальный переход. Проблемы с нелокальными переходами иногда перевешивают их преимущества, соответственно используйте эти процедуры лишь когда нет лучшего способа структурировать ваше приложение.

• Случайные числа полезны для множества приложений. Большинство программ используют псевдослучайные числа — последовательности номеров, которые кажутся случайными, но которые могут быть воспроизведены с помощью одного и того же начального значения. rand() и srand() являются первоначальными функциями API, стандартизованными языком С. На многих системах rand() использует низкокачественный алгоритм, random() и srandom() используют лучший алгоритм, включены в стандарт POSIX и являются предпочтительными по сравнению с rand() и srand(). Используйте специальные файлы /dev/random и /dev/urandom, если (а) они доступны и (б) если вам нужны случайные числа высокого качества.

• Три функции API предоставляют все более мощные возможности для развертывания метасимволов (подстановки символов).

  • fnmatch() является простейшей, возвращающей true/false, если данная строка соответствует или не соответствует шаблону символов подстановки оболочки.

  • glob() просматривает файловую систему, возвращая список путей, которые соответствуют данному шаблону. Когда требуются стандартные возможности glob(), следует использовать эту функцию. Хотя GLIBC версия glob() имеет некоторые расширения, переносимые программы, которым нужны дополнительные возможности, должны вместо этого использовать wordexp(). (Программы, которые будут работать лишь на системах GNU/Linux, не должны стесняться использовать полную мощь GLIBC glob().)

  • wordexp() не только делает то, что делает glob(), но также выполняет полное развертывание слов в стиле оболочки, включая развертывание тильды, развертывание переменных оболочки и подстановку команд.

• Функции regcomp() и regexec() обеспечивают доступ к базовым и расширенным регулярным выражениям POSIX. Используя одну из этих функций, можно заставить свою программу вести себя идентично со стандартными утилитами, значительно упрощая использование программы пользователями, знакомыми с GNU/Linux и Unix.

Упражнения

1. Используйте read() и memcmp() для написания простой версии программы cmp, которая сравнивает два файла. Вашей версии не нужно поддерживать какие-нибудь опции.

2. Используйте макрос <stdio.h> getc() и прямое сравнение каждого прочитанного символа для написания другой версии cmp, которая сравнивает два файла. Сравните производительность этой версии с производительностью написанной в предыдущем упражнении.

3. (Средней трудности) Рассмотрите функции <stdio.h> fgets() и GLIBC getline(). Полезна ли memcpy() для их реализации? Набросайте с ее использованием возможную реализацию fgets().

4. (Трудное) Найдите исходный код GLIBC версии memcmp(). Он должен быть на одном из CD-ROM с исходным кодом в вашем дистрибутиве GNU/Linux, или же вы можете найти его в сети. Исследуйте код и объясните его.

5. Проверьте свою память. Как tmpfile() организует удаление файла, когда закрыт указатель файла?

6. Используя mkstemp() и fdopen(), а также другие необходимые функции или системные вызовы, напишите свою версию tmpfile(). Протестируйте ее тоже.

7. Опишите преимущества и недостатки использования unlink() для имени файла, созданного mkstemp(), непосредственно после возвращения mkstemp().

8. Напишите свою версию mkstemp(), используя mktemp() и open(). Как вы можете обеспечить те же гарантии уникальности, которые обеспечивает mkstemp()?

9. Программы, использующие mkstemp(), должны обеспечивать удаление файла при завершении. (Предположим, что файл не удаляется сразу же после открытия по тем или иным причинам.) Это включает в себя случай, когда может поступить сигнал завершения. Поэтому удаление файла должно быть частью перехватчика сигнала. Как вы это сделаете?

10. (Трудное) Даже с урезанной очисткой при обработке сигнала все еще имеется состояние гонки. Есть небольшое окно между созданием временного файла функцией mkstemp() и возвращением и записью его имени в переменной (для использования функцией обработки сигнала). Если в это окно попадает не перехваченный сигнал, программа завершается и оставляет временный файл. Как вы закроете это окно? (Спасибо Jim Meyering.)

11. Попробуйте откомпилировать и запустить ch12-setjmp.c на как можно большем количестве различных систем с использованием как можно большего количества различных компиляторов, к каким у вас есть доступ. Попробуйте компилировать с различными уровнями оптимизации. Какие изменения поведения вы видели (если они были)?

12. Посмотрите файл /usr/src/libc/gen/sleep.c в дистрибутиве исходного кода V7 Unix. Он содержит реализацию функции sleep(), описанную в разделе 10.8.1 «Сигнальные часы: sleep(), alarm() и SIGALARM». Распечатайте ее и прокомментируйте в стиле наших примеров, чтобы объяснить ее работу.

13. Посмотрите справочную страницу lrand48(3) на системе GNU/Linux или System V. Выглядит ли этот интерфейс более простым или трудным для использования, чем random()?

14. Возьмите ch08-nftw.c из раздела 8.4.3 «Перемещение по иерархии: nftw()» и добавьте опцию --exclude=pattern. Файлы, соответствующие паттерну, не должны выводиться.

15. (Трудное) Почему GLIBC нужны указатели на альтернативные версии функций стандартных каталогов и stat()? Не может ли она вызывать их непосредственно?

16. Измените ch12-glob.c для использования функции wordexp(). Поэкспериментируйте с ней, проделав несколько дополнительных вещей, которые она предоставляет. Не забудьте взять аргументы командной строки в кавычки, чтобы wordexp() на самом деле выполнила свою работу!

17. Стандартная grep выводит имя файла, лишь когда в командной строке указано больше одного файла. Сделайте так, чтобы ch12-grep.c действовала таким же образом.

18. Посмотрите справочную страницу grep(1). Добавьте к ch12-grep.c стандартные опции -e, -s и -v.

19. Напишите простую замещающую программу:

subst [-g] шаблон подстановка [файлы ...]

Она должна читать текстовые строки из указанных файлов или из стандартного ввода, если они не указаны. Каждая строка должна сравниваться на соответствие шаблону. Если обнаружено соответствие, оно должно замещаться подстановкой.

Если указана опция -g, замещаться должно не только первое совпадение, но и все остальные совпадения в строке.

Глава 13 Интернационализация и локализация

Ранние вычислительные системы обычно для своего вывода (приглашений, сообщений об ошибках) и ввода (ответы на запросы, такие, как «да» и «нет») использовали английский язык. Это было верно для систем Unix вплоть до середины 1980-х. В конце 80-х, начиная с первого стандарта ISO для С и продолжая стандартами POSIX 1990-х и современным стандартом POSIX, были разработаны возможности для работы программ на нескольких языках без необходимости поддержки нескольких версий одной и той же программы. Данная глава описывает, как современные программы должны справляться с многоязычными проблемами.