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.

---

Heap Locations:

 Initial end of heap: 0x80497c8

  /* Куча непосредственно над BSS */

 New end of heap: 0x80497e8

  /* И растет вверх */

 Final end of heap: 0x80497d8

  /* Адресные пространства можно сокращать */

3.3. Резюме

• У каждой программы Linux и (Unix) есть различные области памяти. Они хранятся в разных частях файла исполняемой программы на диске. Некоторые из секций загружаются при запуске программы в одну и ту же область памяти. Все запушенные экземпляры одной и той же программы разделяют исполняемый код (сегмент текста). Программа size показывает размеры различных областей переместимых объектных файлов и полностью скомпонованных исполняемых файлов.

• В адресном пространстве запушенной программы могут быть дыры, а размер адресного пространства может изменяться при выделении и освобождении памяти. На современных системах адрес 0 не является частью адресного пространства, поэтому не пытайтесь разыменовывать указатели NULL.

• На уровне языка С память выделяется с помощью одной из функций malloc(), calloc() или realloc(). Память освобождается с помощью free(). (Хотя с помощью realloc() можно делать все, использование ее таким образом не рекомендуется.) Освобожденная память обычно не удаляется из адресного пространства; вместо этого она используется повторно при последующих выделениях.

• Необходимо предпринять чрезвычайные меры осторожности в следующих случаях

 • освобождать лишь память, выделенную с помощью соответствующих процедур,

 • освобождать память один и только один раз,

 • освобождать неиспользуемую память и

 • не допускать «утечки» динамически выделяемой памяти.

• POSIX предоставляет для удобства функцию strdup(), a GLIBC предоставляет функции getline() и getdelim() для чтения строк произвольной длины. Функции интерфейса низкоуровневых системных вызовов brk() и sbrk() предоставляют непосредственный, но примитивный доступ к выделению и освобождению памяти. Если вы не создаете свой собственный распределитель памяти, следует избегать их. Существует функция alloca() для выделения памяти в стеке, но ее использование не рекомендуется. Подобно умению распознавать ядовитый плющ, про нее нужно знать лишь для того, чтобы избегать ее.

Упражнения

1. Начав со структуры —

struct line {

 size_t buflen;

 char *buf;

 FILE* fp;

};

— напишите свою собственную функцию readline(), которая будет читать строки любой длины. Не беспокойтесь о строках, продолженных с помощью обратного слеша. Вместо использования fgetc() для чтения строк используйте getc() для чтения одного символа за раз.

2. Сохраняет ли ваша функция завершающий символ конца строки? Объясните, почему.

3. Как ваша функция обрабатывает строки, оканчивающиеся CR-LF?

4. Как вы инициализируете структуру? В отдельной процедуре? С помощью документированных условий для определенных значений в структуре?

5. Как вы обозначаете конец файла? Как вы указываете, что возникла ошибка ввода/вывода? Должна ли ваша функция сообщать об ошибках? Объясните, почему.

6. Напишите программу, которая использует вашу функцию для ее тестирования, а также другую программу, создающую входные данные для первой программы. Протестируйте функцию.

7. Перепишите вашу функцию с использованием fgets() и протестируйте ее. Является ли новый код более сложным или менее сложным? Какова его производительность по сравнению с версией getc()?

8. Изучите страницу справки V7 для end(3) (/usr/man/man3/end.3 в дистрибутиве V7). Пролила ли она свет на то, как может работать 'sbrk(0)'?

9. Усовершенствуйте ch03-memaddr.c так, чтобы она печатала расположение аргументов и переменных окружения. В какой области адресного пространства они находятся?

Глава 4 Файлы и файловый ввод/вывод

Данная глава описывает базовые файловые операции: открытие и создание файлов, чтение и запись в них, перемещение в них и их закрытие. По ходу дела она представляет стандартные механизмы для обнаружения ошибок и сообщений о них. Глава заканчивается описанием того, как установить длину файла и принудительно сбросить данные файла и вспомогательные данные на диск.

4.1. Введение в модель ввода/вывода Linux/Unix

Модель API Linux/Unix для ввода/вывода проста. Ее можно суммировать четырьмя словами. открыть, прочитать, записать, закрыть. Фактически, это имена системных вызовов: open(), read(), write(), close(). Вот их объявления:

#include <sys/types.h> /* POSIX */

#include <sys/stat.h> /* для mode_t */

#include <fcntl.h>    /* для flags для open() */

#include <unistd.h>   /* для ssize_t */

int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

int close(int fd);

В следующем и дальнейших разделах мы проиллюстрируем модель, написав очень простую версию cat. Она так проста, что даже не имеет опций; все, что она делает, — объединяет содержимое двух именованных файлов и выводит его в стандартный вывод. Она выводит минимум сообщений об ошибках. Написав, мы сравним ее с V7 cat.

Мы представим программу сверху вниз, начав с командной строки. В последующих разделах мы представим обработку ошибок, а затем перейдем к сущностным задачам, показав, каким образом осуществляется реальный файловый ввод/вывод.

4.2. Представление базовой структуры программы

Наша версия cat следует структуре, которая обычно является полезной. Первая часть начинается с комментариев, заголовочных файлов, объявлений и функции main():

1  /*

2   * ch04-cat.c --- Демонстрация open(), read(), write(), close(),

3   * errno и strerror().

4   */

5

6  #include <stdio.h> /* для fprintf(), stderr, BUFSIZ */

7  #include <errno.h> /* объявление errno */

8  #include <fcntl.h> /* для flags для open() */

9  #include <string.h> /* объявление strerror() */

10 #include <unistd.h> /* для ssize_t */

11 #include <sys/types.h>

12 #include <sys/stat.h> /* для mode_t */

13

14 char *myname;

15 int process(char *file);

16

17 /* main --- перечислить аргументы файла */

18

19 int

20 main(int argc, char **argv)

21 {

22  int i;

23  int errs = 0;

24

25  myname = argv[0];

26

27  if (argc == 1)

28   errs = process("-");

29  else

30   for (i = 1; i < argc; i++)

31  errs += process(argv[i]);

32

33  return (errs != 0);

34 }

…продолжение далее в главе.

Переменная myname (строка 14) используется далее для сообщений об ошибках; main() первым делом устанавливает в ней имя программы (argv[0]). Затем main() в цикле перечисляет аргументы. Для каждого аргумента она вызывает функцию process().

Когда в качестве имени файла дано - (простая черточка, или знак минус), cat Unix вместо попытки открыть файл с именем читает стандартный ввод. Вдобавок, cat читает стандартный ввод, когда нет аргументов. ch04-cat реализует оба этих поведения. Условие 'argc == 1' (строка 27) истинно, когда нет аргументов имени файла; в этом случае main() передает «-» функции process(). В противном случае, main() перечисляет аргументы, рассматривая их как файлы, которые необходимо обработать. Если один из них окажется «-», программа обрабатывает стандартный ввод.

Если process() возвращает ненулевое значение, это означает, что случилась какая- то ошибка. Ошибки подсчитываются в переменной errs (строки 28 и 31). Когда main() завершается, она возвращает 0, если не было ошибок, и 1, если были (строка 33). Это довольно стандартное соглашение, значение которого более подробно обсуждается в разделе 9.1.5.1 «Определение статуса завершения процесса».

Структура, представленная в main(), довольно общая: process() может делать с файлом все, что мы захотим. Например (игнорируя особый случай «-»), process() также легко могла бы удалять файлы вместо их объединения!

Прежде чем рассмотреть функцию process(), нам нужно описать, как представлены ошибки системных вызовов и как осуществляется ввод/вывод. Сама функция process() представлена в разделе 4.4.3 «Чтение и запись».

4.3. Определение ошибок

«Если неприятность может произойти, она случается»

- Закон Мерфи -

«Будь готов»