Читать онлайн «UNIX — универсальная среда программирования». Страница 48

Идеей использования команд put и get мы обязаны системе управления исходными текстами (Source Code Control System — SCCS), созданной M. Рочкиндом (The Source Code Control System. — IEEE Trans, on Software Engineering, 1975). Эта система более мощная и гибкая, чем наши простые программы; она предназначена для поддержания процесса создания больших программ. Однако основу SCCS составляет все та же программа diff.

До сих пор мы использовали существующие инструменты, чтобы разрабатывать новые, но сейчас уже достигнут разумный предел в создании новых средств с помощью shell, sed и awk. В этой главе нам предстоит написать простые программы на языке программирования Си. Основополагающая философия конструирования объектов, функционирующих совместно, будет по-прежнему оказывать влияние на построение программ, так как наша цель — подготовить инструменты, с которыми можно работать и на которые можно положиться. В каждом случае мы также попытаемся показать вам приемлемую стратегию реализации таких инструментов: начинать с минимума, обеспечивающего некоторые полезные свойства, а затем добавлять новые средства, если в них возникает необходимость.

Существуют веские причины для того, чтобы писать новые программы "с нуля". Так, может оказаться, что проблема, с которой мы столкнулись, просто не может быть решена с помощью имеющихся программ. Часто приходится иметь дело с нетекстовыми файлами. Например, большинство программ, которые демонстрировались ранее, действительно хорошо работали лишь с текстовой информацией либо слишком трудно достигалась должная ясность или эффективность, если применялись только shell и другие средства общего назначения. В подобных случаях реализация с использованием shell может быть полезна для апробирования программы и ее интерфейса с пользователем. (Если же программа работает достаточно хорошо, нет причины для ее переделки.) Уже знакомая вам программа zap является в этом смысле неплохим примером: требуется всего несколько минут, чтобы написать первую версию на shell, которая имеет адекватный пользовательский интерфейс, но слишком медленна.

Мы будем писать программы на языке Си — стандартном языке системы UNIX (ядро и все пользовательские программы написаны на Си), поскольку нет иного языка, хотя бы отчасти также хорошо поддерживаемого. Вы должны знать этот язык, по крайней мере в такой степени, чтобы свободно разбираться в предлагаемом здесь материале. Если это не так, прочтите книгу "Язык программирования Си" Б. Кернигана и Д. Ритчи (М.: Финансы и статистика, 1985)[13]. Мы также воспользуемся "стандартной библиотекой ввода-вывода" — набором функций, обеспечивающих программы на Си эффективными и переносимыми средствами ввода-вывода и системными услугами. Стандартные библиотеки ввода-вывода есть во многих, отличных от UNIX, системах, поддерживающих Си, поэтому программы, взаимодействия с системой которых ограничены возможностями таких библиотек, могут быть легко перенесены.

Примеры, подобранные в настоящей главе, имеют общее свойство: они представляют собой небольшие "инструменты", которые используются регулярно, но не являются частью седьмой версии системы. Если ваша система обладает подобными программами, вам будет легче сравнивать системы. Если же вы с ними еще не знакомы, то они могут оказаться вам чрезвычайно полезными. Эти программы помогут вам понять, что совершенной системы не существует, и для того чтобы добиться улучшения и устранить те или иные дефекты, достаточно приложить лишь небольшие усилия

Многие программы читают только из одного входного потока и пишут в один выходной поток: для таких программ полностью подходят функции ввода-вывода, использующие лишь стандартные входной и выходной потоки, и для того чтобы начать работу, этого почти всегда достаточно.

Проиллюстрируем изложенное с помощью программы vis, которая копирует свой стандартный входной поток в стандартный выходной, изображая при этом все непечатаемые символы в виде \nnn, где nnn — восьмеричное значение символа. Vis полезна для обнаружения "посторонних" или нежелательных символов, которые могут попасть в файлы. Например, vis будет печатать каждый символ "шаг назад" как \010, что является его восьмеричным значением:

$ cat x abc

$ vis < x

abc\010\010\010 ___

$

Чтобы просмотреть несколько файлов с помощью этой элементарной версии vis, вы можете использовать cat для сбора файлов

$ cat файл1 файл2 ... | vis

...

$ cat файл1 файл2 ... | vis | grep '\\'

...

и избежать тем самым выяснения способа доступа к файлам из программы.

Между прочим, может показаться, что подобную работу следует выполнить с привлечением sed, поскольку команда '1' выдает на экран непечатаемые символы в наглядном виде:

$ sed -n 1 x

abc←←←___

$

Результат выполнения программы sed, вероятно, вам покажется яснее, чем результат выполнения vis. Но применение sed к нетекстовым файлам бессмысленно:

$ sed -n 1 /usr/you/bin

$ Ничего в ответ!

(Так получилось на PDP-11; в одной из систем для VAX sed аварийно завершилась, возможно, потому, что ввод был воспринят как очень длинная текстовая строка.) Таким образом, sed нам не подходит, и мы вынуждены писать новую программу.

Простейшие функции ввода и вывода getchar и putchar. При каждом вызове getchar появляется очередной символ из стандартного входного потока, которому может быть поставлен в соответствие файл, конвейер или терминал (последнее принимается по умолчанию). Программа "не знает", что конкретно он собой представляет. Аналогично putchar(c) помещает символ в стандартный выходной поток, который по умолчанию также связан с терминалом.

Функция printf(3) выполняет форматное преобразование при выводе. Вызовы printf и putchar могут следовать в любом порядке; выходной поток отразит порядок этих вызовов. Для форматного преобразования входного потока предусмотрена функция scanf(3); она читает входной поток и разбивает его, как требуется, на строки, числа и т.п. Вызовы scanf и getchar также могут чередоваться.

Приведем первую версию vis:

/* vis: make funny characters visible (version 1) */

#include <stdio.h>

#include <ctype.h>

main() {

 int c;

 while ((c = getchar()) != EOF)

  if (isascii(c) &&

   (isprint(с) || c=='\n' || c=='\t' || c==' '))

   putchar(c);

  else

   printf("\\%03o", c);

 exit(0);

}

Getchar возвращает из входного потока очередной байт или значение EOF, когда встречает конец файла (или ошибку). Между прочим, EOF не является байтом из файла; вспомните: во второй главе объяснялось, что такое "конец файла". Значение EOF отличается от значения любого байта, поэтому его трудно спутать с реальными данными; переменная с описана как int (целая), а; не как char (символьная), так что она может хранить значение EOF. Строка

#include <stdio.h>

должна находиться в начале каждого исходного файла. Это заставляет компилятор Си читать файл макроопределений (/usr/include/stdio.h), в котором специфицированы стандартные функции и имена, в том числе и EOF. Мы будем использовать <stdio.h> как краткую запись полного имени файла.

Файл <ctype.h> — еще один файл макроопределений в /usr/include, который задает машинно-независимые макрокоманды (макросы) для классификации символов. Чтобы выяснить, принадлежит ли входной символ набору ASCII (т.е. его значение меньше 0200) и печатается ли он, мы использовали здесь isascii и isprint. Остальные макросы перечислены в табл. 6.1. Отметим, что <ctype.h> определяет символы "перевод строки", "табуляция" и пробел как непечатаемые.

isalpha(c) Буква принадлежит алфавиту: a-z A-Z isupper(c) Прописная буква: A-Z islower(с) Строчная буква: a-z isdigit(c) Цифра: 0-9 isxdigit(c) Шестнадцатеричная цифра: 0-9 a-f A-F isalnum(c) Буква или цифра isspace(c) Пробел, символ табуляции, символ перевода строки, символ вертикальной табуляции, символ перевода страницы, символ возврата ispunct(c) Не буквенно-цифровой символ, не управляющий, не пробел isprint(c) Печатаемый: любой графический символ iscntrl(c) Управляющий символ: 0 <= с < 040 || с == 0177 isascii(c) Символ ASCII: 0 <= с <= 0177

Таблица 6.1: Макросы классификации символов <ctype.h>