Текст книги "Операционная система UNIX"

  if (environ[i] != NULL)

   printf(«environ[%d] : %sn», i, environ[i]);

}

В результате компиляции будет создан исполняемый файл программы (по умолчанию a.out). Запустив его, мы увидим следующую информацию:

$ a.out first second 3

число параметров, переданных программе a.out равно 3

argv[1] = first

argv[2] = second

argv[3] = 3

environ[0] : LOGNAME=andy

environ[1] : MAIL=/var/mail/andy

environ[2] : LD_LIBRARY_PATH=/usr/openwin/lib:/usr/ucblib

environ[3] : PAGER=/usr/bin/pg

environ[4] : TERM=vt100

environ[5] : PATH=/usr/bin:/bin:/etc:/usr/sbin:/sbin:/usr/ccs/bin:/usr/local/bin

environ[6] : HOME=/home/andy

environ[7] : SHELL=/usr/local/bin/bash

Максимальный объем памяти для хранения параметров и переменных окружения программы ограничен величиной ARG_MAX, определенной в файле . Это и другие системные ограничения могут быть получены с помощью функции sysconf(2).

Для получения и установки значений конкретных переменных окружения используются две функции: getenv(3C) и putenv(3C):

#include

char *getenv(const char *name);

возвращает значение переменной окружения name, a

int putenv(const char *string);

помещает переменную и ее значение (var_name=var_value) в окружение программы.

В качестве примера приведем программу, похожую по своей функциональности на предыдущую, которая выборочно выводит значения переменных и устанавливает новые значения по желанию пользователя.

#include

#include

#include

main(int argc, char *argv[]) {

 char *term;

 char buf[200], var[200];

 /* Проверим, определена ли переменная TERM */

 if ((term = getenv(«TERM»)) == NULL)

  /* Если переменная не определена, получим от пользователя ее значение и

     поместим переменную в окружение программы */

 {

  printf("переменная TERM не определена, введите значение: ");

  putenv(var);

 } else

  /* Если переменная TERM определена, предоставим пользователю возможность

     изменить ее значение, после чего поместим ее в окружение процесса */

 {

  printf(«TERM=%s. Change? [N]», getenv(«TERM»));

  gets(buf);

  if (buf[0] == 'Y' || buf[0] == 'y') {

   printf(«TERM=»);

   gets{buf);

   sprintf(var, «TERM=%s», buf);

   putenv(var);

   printf(«new %sn», var);

  }

 }

}

Сначала программа проверяет, определена ли переменная TERM. Если переменная TERM не определена, пользователю предлагается ввести ее значение. Если же переменная TERM определена, пользователю предлагается изменить ее значение, после чего новое значение помещается в окружение программы.

Запуск этой программы приведет к следующим результатам:

$ а.out

TERM=ansi. Change? [N]y

TERM=vt100

new TERM=vt100

$

К сожалению, введенное значение переменной будет действительно только для данного процесса и порожденных им процессов: если после завершения программы a.out вывести значение TERM, то видно, что оно не изменилось:

$ echo $TERM

ansi

$

Наследование окружения программы мы обсудим в разделе "Создание и управление процессами" далее в этой главе.

Переменные окружения, как и параметры, позволяют передавать программе некоторую информацию. Однако если программа является интерактивной, основную информацию она, скорее всего, будет получать непосредственно от пользователя. В связи с этим встает вопрос: каким образом программа узнает, где находится пользователь, чтобы правильно считывать и выводить информацию? Другими словами, программе необходимо знать, с каким терминальным устройством работает пользователь, запустивший ее.

Обычно при запуске программы на выполнение из командной строки shell автоматически устанавливает для нее три стандартных потока ввода/вывода: для ввода данных, для вывода информации и для вывода сообщений об ошибках. Начальную ассоциацию этих потоков (их файловых дескрипторов) с конкретными устройствами производит терминальный сервер (в большинстве систем это процесс getty(1M)), который открывает специальный файл устройства, связанный с терминалом пользователя, и получает соответствующие дескрипторы. Эти потоки наследует командный интерпретатор shell и передает их запускаемой программе. При этом shell может изменить стандартные направления (по умолчанию все три потока связаны с терминалом пользователя), если пользователь указал на это с помощью специальных директив перенаправления потока (>, <, >>, <<) см. главу 1, раздел «Пользовательская среда UNIX»). Раздел «Группы и сеансы» внесет окончательную ясность в этот вопрос при описании управляющего терминала.

Такой механизм позволяет программисту не задумываться о местонахождении пользователя, и в то же время обеспечить получение и передачу данных именно запустившему данную программу пользователю.

Завершая разговор о запуске программ, заметим, что при компиляции программы редактор связей устанавливает точку входа в программу, указывающую на библиотечную функцию _start(). Эта функция инициализирует процесс, создавая кадр стека, устанавливая значения переменных и, в конечном итоге, вызывая функцию main().

Существует несколько способов завершения программы. Основными являются возврат из функции main()[17]17
  Начальная функция запуска программы на выполнение _start() написана таким образом, что exit(2) вызывается автоматически при возврате из функции main(). В языке С она имеет следующий вид: exit(main(argc, argv)).


[Закрыть] и вызов функций exit(2), оба приводят к завершению выполнения задачи. Заметим, что процесс может завершиться по не зависящим от него обстоятельствам, например, при получении сигнала, действие по умолчанию для большинства из которых приводит к завершению выполнения процесса[18]18
  В английском языке такое завершение выполнения называется более откровенно – «убийство процесса».


[Закрыть] (см. раздел «Сигналы» далее в этой главе). В этом случае функция exit(2) будет вызвана ядром от имени процесса.

Системный вызов exit(2) выглядит следующим образом:

#include

void exit(int status);

Аргумент status, передаваемый функции exit(2), возвращается родительскому процессу и представляет собой код возврата программы. По соглашению программа возвращает 0 в случае успеха и другую величину в случае неудачи. Значение кода неудачи может иметь дополнительную трактовку, определяемую самой программой. Например, программа grep(1), выполняющая поиск заданных подстрок в файлах, определяет следующие коды возврата:

Наличие кода возврата позволяет программам взаимодействовать друг с другом. Например, следующая программа (назовем ее fail) может являться условием неудачи и использоваться в соответствующих синтаксических конструкциях shell:

main() {

 exit(1);

}

$ fail

$ echo $?           Выведем код возврата программы fail

1

$ fail || echo fail Конструкция shell, использующая условие неудачи fail

fail

Помимо передачи кода возврата, функция exit(2) производит ряд действий, в частности выводит буферизованные данные и закрывает потоки ввода/вывода. Альтернативой ей является функция _exit(2), которая не производит вызовов библиотеки ввода/вывода, а сразу вызывает системную функцию завершения ядра. Более подробно о процедурах завершения процесса см. раздел «Создание и управление процессами».

Задача может зарегистрировать обработчики выхода (exit handler), – функции, которые вызываются после вызова exit(2), но до окончательного завершения процесса. Эти обработчики, вызываемые по принципу LIFO (последний зарегистрированный обработчик будет вызван первым), запускаются только при «добровольном» завершении процесса. Например, при получении процессом сигнала обработчики выхода вызываться не будут. Для обработки таких ситуаций следует использовать специальные функции – обработчики сигналов (см. раздел «Сигналы» далее в этой главе).

Обработчики выхода регистрируются с помощью функции atexit(3C):

#include

int atexit(void(*func)(void));

Функцией atexit(1) может быть зарегистрировано до 32 обработчиков.

На рис. 2.7 проиллюстрированы возможные варианты запуска и завершения программы, написанной на языке С.

Рис. 2.7. Запуск и завершение C-программы

Работа с файлами

В среде программирования UNIX существуют два основных интерфейса для файлового ввода/вывода:

1. Интерфейс системных вызовов, предлагающий системные функции низкого уровня, непосредственно взаимодействующие с ядром операционной системы.

2. Стандартная библиотека ввода/вывода, предлагающая функции буферизованного ввода/вывода.

Второй интерфейс является "надстройкой" над интерфейсом системных вызовов, предлагающей более удобный способ работы с файлами.

В следующих разделах будут рассмотрены:

□ оба интерфейса, и особенно первый, поскольку именно он представляет набор базовых услуг ядра;

□ программный интерфейс управления жесткими и символическими связями файла;

□ функции изменения владельцев файла и прав доступа;

□ метаданные файла;

□ пример программы, выводящей на экран наиболее существенную информацию о файле, подобно тому, как это делает утилита ls(1).

В табл. 2.7 приведены основные системные функции работы с файлами, являющиеся образами системных вызовов в программе С.

Функции более высокого уровня, предлагаемые стандартной библиотекой ввода/вывода, которые в конечном счете используют описанные здесь системные вызовы, рассматриваются в следующем разделе.

Таблица 2.7. Основные системные функции работы с файлами

Кратко рассмотрим каждую из этих функций.

Открывает указанный файл для чтения или записи и имеет следующий вид:

#include

int open(const char *path, int oflag, mode_t mode);

Первый аргумент (path) является указателем на имя файла. Это имя может быть как абсолютным (начинающимся с корневого каталога /), так и относительным (указанным относительно текущего каталога). Аргумент oflag указывает на режим открытия файла и представляет собой побитное объединение флагов, приведенных в табл. 2.8, с помощью операции ИЛИ. Напомним, что если права доступа к файлу не разрешают указанного режима работы с файлом, операция открытия файла будет запрещена, и функция open(2) завершится с ошибкой (errno=EACCESS). Аргумент mode, определяющий права доступа к файлу, используется только при создании файла (как показано в табл. 2,8, функция open(2) может использоваться и для создания файла) и рассматривается при описании функции creat(2) в разделе «Права доступа» этой главы.

Таблица 2.8. Флаги, определяющие режим открытия файла

Если операция открытия файла закончилась удачно, то будет возвращен файловый дескриптор – указатель на файл, использующийся в последующих операциях чтения, записи и т.д. Значение файлового дескриптора определяется минимальным свободным слотом в таблице дескрипторов процесса. Так, если дескрипторы 0 и 2 уже заняты (указывают на открытые файлы), вызов open(2) возвратит значение 1. Это свойство может быть использовано в коде командного интерпретатора при перенаправлении потоков ввода-вывода.

$ runme >/home/andrei/run.log

Фрагмент кода

...

/* Закроем ассоциацию стандартного потока вывода (1)

   с файлом (терминалом) */

close(1);

/* Назначим стандартный поток вывода в файл /home/andrei/run.log.

   Поскольку файловый дескриптор 1 свободен, мы можем рассчитывать

   на его получение. */

fd = open(«/home/andrei/run.log»,

 O_WRONLY | O_CREATE | O_TRUNC);

...

В случае неудачи open(1) возвратит -1, а глобальная переменная errno будет содержать код ошибки (см. раздел «Обработка ошибок»).

Заметим, что только один из флагов O_RDONLY, O_WRONLY и O_RDWR может быть указан в аргументе oflag.

Флаг O_SYNC гарантирует, что данные, записанные в файл и связанные с операцией записи изменения метаданных файла, будут сохранены на диске до возврата из функции write(2). Ядро кэширует данные, считываемые или записываемые на дисковое устройство, для ускорения этих операций. Обычно запись данных в файл ограничивается записью в буферный кэш ядра операционной системы, данные из которого впоследствии записываются на диск. По умолчанию возврат из функции write(2) происходит после записи в буферный кэш, не дожидаясь записи данных на диск. Более подробно работу буферного кэша мы рассмотрим в главе 4.

Флаг O_NONBLOCK изменяет стандартное поведение функций чтения/записи файла. При указании этого флага возврат из функций read(2) и write(2) будет происходить немедленно с кодом ошибки и установленным значением errno = EAGAIN, если ядро не может передать данные при чтении, например, ввиду их отсутствия, или процессу требуется перейти в состояние сна при записи данных.