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.

---

В оригинальных системах Unix чтение содержимого каталогов было просто. Программа открывала каталог с помощью open() и непосредственно читала двоичные структуры struct direct, по 16 байтов за раз. Следующий фрагмент кода из программы V7 rmdir[53], строки 60–74. Он показывает проверку на пустоту каталога.

60 if ((fd = open(name, 0)) < 0) {

61  fprintf(stderr, "rmdir: %s unreadable\n", name);

62  ++Errors;

63  return;

64 }

65 while (read(fd, (char*)&dir, sizeof dir) == sizeof dir) {

66  if (dir.d_ino == 0) continue;

67  if (!strcmp(dir.d_name, ".") || !strcmp(dir.d_name, ".."))

68   continue;

69  fprintf(stderr, "rmdir: %s not empty\n", name);

70  ++Errors;

71  close(fd);

72  return;

73 }

74 close(fd);

В строке 60 каталог открывается для чтения (второй аргумент равен 0, что означает O_RDONLY). В строке 65 читается struct direct. В строке 66 проверяется, не является ли элемент каталога пустым, т. е. с номером индекса 0. Строки 67 и 68 проверяют на наличие '.' и '..'. По достижении строки 69 мы знаем, что было встречено какое-то другое имя файла, следовательно, этот каталог не пустой.

(Тест '!strcmp(s1, s2)' является более короткой формой 'strcmp(s1, s2) == 0', т.е. проверкой совпадения строк. Стоит заметить, что мы рассматриваем '!strcmp(s1, s2)' как плохой стиль. Как сказал однажды Генри Спенсер (Henry Spencer), «strcmp() это не boolean!».)

Когда 4.2 BSD представило новый формат файловой системы, который допускал длинные имена файлов и обеспечивал лучшую производительность, были также представлены несколько новых функций для абстрагирования чтения каталогов. Этот набор функций можно использовать независимо от того, какова лежащая в основе файловая система и как организованы каталоги. Основная ее часть стандартизована POSIX, а программы, использующие ее, переносимы между системами GNU/Linux и Unix.

5.3.1. Базовое чтение каталогов

Элементы каталогов представлены struct dirent (не то же самое, что V7 struct direct!):

struct dirent {

 ...

 ino_t d_ino;      /* расширение XSI --- см. текст */

 char d_name[...]; /* О размере этого массива см. в тексте */

 ...

};

Для переносимости POSIX указывает лишь поле d_name, которое является завершающимся нулем массивом байтов, представляющим часть элемента каталога с именем файла. Размер d_name стандартом не указывается, кроме того, что там перед завершающим нулем может быть не более NAME_MAX байтов. (NAME_MAX определен в <limits.h>.) Расширение XSI POSIX предусматривает поле номера индекса d_ino.

На практике, поскольку имена файлов могут быть различной длины, a NAME_MAX обычно довольно велико (подобно 255), struct dirent содержит дополнительные члены, которые помогают вести на диске учет элементов каталогов с переменными длинами. Эти дополнительные члены не существенны для обычного кода.

Следующие функции предоставляют интерфейс чтения каталогов:

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

#include <dirent.h>

DIR *opendir(const char *name);   /* Открыть каталог для чтения */

struct dirent *readdir(DIR *dir); /* Вернуть struct dirent за раз */

int closedir(DIR *dir);           /* Закрыть открытый каталог */

void rewinddir(DIR *dirp);        /* Вернуться в начало каталога */

Тип DIR является аналогом типа FILE в <stdio.h>. Это непрозрачный тип, что означает, что код приложения не должен знать, что находится внутри него; его содержимое предназначено для использования другими процедурами каталогов. Если opendir() возвращает NULL, именованный каталог не может быть открыт для чтения, а errno содержит код ошибки.

Открыв переменную DIR*, можно использовать ее для получения указателя на struct dirent, представляющего следующий элемент каталога. readdir() возвращает NULL, если достигнут конец каталога[54] или произошла ошибка.

Наконец, closedir() является аналогичной функции fclose() в <stdio.h>; она закрывает открытую переменную DIR*. Чтобы начать с начала каталога, можно использовать функцию rewinddir().

Имея в распоряжении (или по крайней мере в библиотеке С) эти функции, мы можем написать небольшую программу catdir, которая «отображает» содержимое каталога. Такая программа представлена в ch05-catdir.с:

1  /* ch05-catdir.с - Демонстрация opendir(), readdir(), closedir(). */

2

3  #include <stdio.h> /* для printf() и т.д. */

4  #include <errno.h> /* для errno */

5  #include <sys/types.h> /* для системных типов */

6  #include <dirent.h> /* для функций каталога */

7

8  char *myname;

9  int process(char *dir);

10

11 /* main --- перечисление аргументов каталога */

12

13 int main(int argc, char **argv)

14 {

15  int i;

16  int errs = 0;

17

18  myname = argv[0];

19

20  if (argc == 1)

21   errs = process("."); /* по умолчанию текущий каталог */

22  else

23   for (i = 1; i < argc; i++)

24    errs += process(argv[i]);

25

26  return (errs != 0);

27 }

Эта программа вполне подобна ch04-cat.c (см. раздел 4.2 «Представление базовой структуры программы»); функция main() почти идентична. Главное различие в том, что по умолчанию используется текущий каталог, если нет аргументов (строки 20–21).

29 /*

30  * process --- сделать что-то с каталогом, в данном случае,

31  * вывести пары индекс/имя в стандартный вывод.

32  * Возвращает 0, если все OK, иначе 1.

33  */

34

35 int

36 process(char *dir)

37 {

38  DIR *dp;

39  struct dirent *ent;

40

41  if ((dp = opendir(dir)) == NULL) {

42   fprintf(stderr, "%s: %s: cannot open for reading: %s\n",

43   myname, dir, strerror(errno));

44   return 1;

45  }

46

47  errno = 0;

48  while ((ent = readdir(dp)) != NULL)

49   printf("%8ld %s\n", ent->d_ino, ent->d_name);

50

51  if (errno != 0) {

52   fprintf(stderr, "%s: %s: reading directory entries: %s\n",

53   myname, dir, strerror(errno));

54   return 1;

55  }

56

57  if (closedir(dp) != 0) {

58   fprintf(stderr, "%s: %s: closedir: %s\n",

59    myname, dir, strerror(errno));

60   return 1;

61  }

62

63  return 0;

64 }

Функция process() делает всю работу и большую часть кода проверки ошибок. Основой функции являются строки 48 и 49:

while ((ent = readdir(dp)) != NULL)

printf("%8ld %s\n", ent->d_ino, ent->d_name);

Этот цикл читает элементы каталога, по одной за раз, до тех пор, пока readdir() не возвратит NULL. Тело цикла отображает для каждого элемента номер индекса и имя файла. Вот что происходит при запуске программы:

$ ch05-catdir /* По умолчанию текущий каталог */

639063 .

639062 ..

639064 proposal.txt

639012 lightsabers.url

688470 code

638976 progex.texi

639305 texinfo.tex

639007 15-processes.texi

639011 00-preface.texi

639020 18-tty.texi

638980 Makefile

639239 19-i18n.texi

...

Вывод никаким образом не сортируется; он представляет линейное содержимое каталога. (Как сортировать содержимое каталога мы опишем в разделе 6.2 «Функции сортировки и поиска»).

5.3.1.1. Анализ переносимости

Есть несколько соображений по переносимости. Во-первых, не следует предполагать, что двумя первыми элементами, возвращаемыми readdir(), всегда будут '.' и '..'. Многие файловые системы используют организацию каталогов, которые отличаются от первоначального дизайна Unix, и '.' и '..' могут быть в середине каталога или даже вовсе не присутствовать[55].

Во-вторых, стандарт POSIX ничего не говорит о возможных значениях d_info. Он говорит, что возвращенные структуры представляют элементы каталогов для файлов; это предполагает, что readdir() не возвращает пустые элементы, поэтому реализация GNU/Linux readdir() не беспокоится с возвратом элементов, когда 'd_ino == 0'; она переходит к следующему действительному элементу.

Поэтому по крайней мере на системах GNU/Linux и Unix маловероятно, что d_ino когда-нибудь будет равен нулю. Однако, лучше по возможности вообще избегать использования этого поля.

Наконец, некоторые системы используют d_fileno вместо d_ino в struct dirent. Знайте об этом, когда нужно перенести на такие системы код, читающий каталоги.