Текст книги "Основы программирования в Linux"
Автор книги: Нейл Мэтью
Соавторы: Ричард Стоунс
Жанры:
Программирование
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 23 (всего у книги 67 страниц)
Первая секция программного кода просто связана с объявлениями переменных и функций, которые вы будете применять позже, и инициализацией некоторых структур данных.
1. Включите в программу все приведенные заголовочные файлы и несколько глобальных переменных:
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_STRING 80 /* Самый длинный допустимый ответ */
#define MAX_ENTRY 1024 /* Самый длинный допустимый элемент БД */
#define MESSAGE_LINE 6 /* В этой строке разные сообщения */
#define ERROR LINE 22 /* Строка для вывода ошибок */
#define Q_LINE 20 /* Строка для вопросов */
#define PROMPT_LINE 18 /* Строка для вывода приглашения */
2. Теперь вам нужны глобальные переменные. Переменная current_cdis применяется для хранения названия текущего компакт-диска, с которым вы работаете в данный момент. Она инициализируется так, что первый символ равен NULL, чтобы показать, что компакт-диск не выбран. Символ завершения , строго говоря, не обязателен, но он гарантирует инициализацию переменной, что само по себе хорошая вещь. Переменная current_cat применяется для записи номера текущего компакт-диска в каталоге:
static char current_cd[MAX_STRING] = « »;
static char current_cat[MAX_STRING];
3. Теперь объявите имена файлов. Для простоты в этой версии имена файлов фиксированные, как и имя временного файла.
Это может вызвать проблемы, если программа выполняется двумя пользователями в одном и том же каталоге. Лучше получать имена файлов базы данных как аргументы программы или из переменных окружения. Нам также потребуется улучшенный метод генерации уникального имени временного файла, для чего мы могли бы использовать функцию tmpnam из стандарта POSIX. Мы обратимся к решению многих из этих проблем в главе 8, когда применим СУРБД MySQL для хранения данных.
const char *title_file = «title.cdb»;
const char *tracks_file = «tracks.cdb»;
const char *temp_file = «cdb.tmp»;
4. И наконец, прототипы функций:
void clear_all_screen(void);
void get_return(void);
int get_confirm(void);
int getchoice(char *greet, char *choices[]);
void draw_menu(char *options[], int highlight,
int start_row, int start_col);
void insert_title(char *cdtitle);
void get_string(char *string);
void add_record(void);
void count_cds(void);
void find_cd(void);
void list_tracks(void);
void remove_tracks(void);
void remove_cd(void);
void update_cd(void);
5. Прежде чем рассматривать их реализацию, введем некоторые структуры (на самом деле массив пунктов меню) для хранения меню. Когда выбирается пункт меню, возвращается первый символ выбранного пункта. Например, если это пункт меню add new CD (добавить новый CD), при его выборе будет возвращен символ а. Когда компакт-диск выбран, будет отображаться расширенное меню.
char *main_menu[] = {
«add new CD»,
«find CD»,
«count CDs and tracks in the catalog»,
«quit»,
0,
};
char *extended_menu[] = {
«add new CD»,
«find CD»,
«count CDs and tracks in the catalog»,
«list tracks on current CD»;
«remove current CD»,
«update track information»,
«quit»,
0,
};
На этом инициализация закончена. Теперь можно переходить к функциям программы, но сначала необходимо составить общее представление о взаимосвязях всех 16 функций. Функции разделены на три программных секции:
□ отображение меню;
□ добавление компакт-дисков в базу данных;
□ извлечение и отображение данных компакт-диска.
Визуальное представление дано на рис. 6.9.
Рис. 6.9
Взгляд на функцию mainФункция main позволяет выбирать пункты меню, пока не выбран вариант выхода из меню (quit). Далее приведен соответствующий код.
int main() {
int choice;
initscr();
do {
choice = getchoice(«Options:», current_cd[0] ? extended_menu : main_menu);
switch (choice) {
case 'q':
break;
case 'a':
add_record();
break;
case 'c':
count_cds();
break;
case 'f':
find_cd();
break;
case 'l':
list_tracks();
break;
case 'r':
remove_cd();
break;
case 'u':
update_cd();
break;
}
} while (choice != 'q');
endwin();
exit(EXIT_SUCCESS);
}
Теперь давайте подробно рассмотрим функции, связанные с тремя секциями программы.
Формирование менюВ этой секции рассматриваются три функции, относящиеся к пользовательскому интерфейсу программы.
1. Функция getchoice, вызываемая из функции main, – это основная функция данной секции. В функцию getchoice передается приглашение greet и указатель choices на базовое или расширенное меню (в зависимости от того, выбран ли компакт-диск). Вы также увидите, как main_menu или extended_menu передаются как параметры в описанную ранее функцию main.
int get_choice(char *greet, char* choises[]) {
static int selected_row = 0;
int max_row = 0;
int start_screenrow = MESSAGE_LINE, start_screencol = 10;
char **option;
int selected;
int key = 0;
option = choices;
while (*option) {
max_row++;
option++;
}
if (selected_row >= max_row)
selected_row = 0;
clear_all_screen();
mvprintw(start_screenrow – 2, start_screencol, greet);
keypad(stdscr, TRUE);
cbreak();
noecho();
key = 0;
while (key != 'q' && key != KEY_ENTER && key != 'n') {
if (key == KEY_UP) {
if (selected_row == 0) selected_row = max_row – 1;
else selected_row–;
}
if (key == KEY_DOWN) {
if (selected_row == (max_row – 1)) selected_row = 0;
else selected_row++;
}
selected = *choices[selected_row];
draw_menu(choices, selected_row, start_screen_row, start_screencol);
key = getch();
}
keypad(stdscr, FALSE);
nocbreak();
echo();
if (key == 'q') selected = 'q';
return(selected);
}
2. Обратите внимание на то, как две локальные функции clear_all_screen и draw_menu вызываются внутри функции getchoice. Первой рассмотрим функцию draw_menu:
void draw_menu(char* options[], int current_highlight, int start_row, int start_col) {
int current_row = 0;
char **option_ptr;
char *txt_ptr;
option_ptr = options;
while (*option_ptr) {
if (current_row == current_highlight) attron(A_STANDOUT);
txt_ptr = options[current_row];
txt_ptr++;
mvprintw(start_row + current_row, start_col, «%s», txt_ptr);
if (current_row == current_highlight) attroff(A_STANDOUT);
current_row++;
option_ptr++;
}
mvprintw(start_row + current_row + 3, start_col,
"Move highlight then press Return ");
refresh();
}
3. Далее рассмотрим функцию clear_all_screen, которая, как ни странно, очищает экран и перезаписывает заголовок. Если компакт-диск выбран, отображаются его данные:
void clear all_screen() {
clear();
mvprintw(2, 20, «%s», «CD Database Application»);
if (current_cd[0]) {
mvprintw(ERROR_LINE, 0, «Current CD: %s: %sn», current_cat, current_cd);
}
refresh();
}
В этом разделе описаны функции пополнения или обновления базы данных компакт-дисков. Функции add_record, update_cd и remove_cd вызываются из функции main.
Добавление записей
1. Добавьте сведения о новом компакт-диске в базу данных.
void add_record {
char catalog_number[MAX_STRING];
char cd_title[MAX_STRING];
char cd_type[MAX_STRING];
char cd_artist[MAX_STRING];
char cd_entry[MAX_STRING];
int screenrow = MESSAGE_LINE;
int screencol = 10;
clear_all_screen();
mvprintw(screenrow, screencol, «Enter new CD details»);
screenrow += 2;
mvprintw(screenrow, screencol, "Catalog Number: " );
get_string(catalog_number);
screenrow++;
mvprintw(screenrow, screencol, " CD Title: ");
get_string(cd_title);
screenrow++;
mvprintw(screenrow, screencol, " CD Type: ");
get_string(cd_type);
screenrow++;
mvprintw(screenrow, screencol, " Artist: ");
get_string(cd_artist);
screenrow++;
mvprintw(PROMPT_LINE-2, 5, «About to add this new entry:»);
sprintf(cd_entry, «%s, %s, %s, %s»,
catalog_number, cd_title, cd_type, cd_artist);
mvprintw(PROMPT_LINE, 5, «%s», cd_entry);
refresh();
move(PROMPT_LINE, 0);
if (get_confirm()) {
insert_title(cd_entry);
strcpy(current_cd, cd_title);
strcpy(current_cat, catalog_number);
}
}
2. Функция get_string приглашает к вводу и считывает строку из текущей позиции экрана. Она также удаляет завершающую новую пустую строку:
void get_string(char* string) {
int len;
wgetnstr(stdscr, string, MAX_STRING);
len = strlen(string);
if (len > 0 && string[len – 1] == 'n') string[len – 1] = ' ';
}
3. Функция get_confirm запрашивает и считывает пользовательское подтверждение. Она читает введенную пользователем строку и проверяет, первый символ – Y или у. Если она обнаруживает другой символ, то не дает подтверждения.
int get_confirm() {
int confirmed = 0;
char first_char;
mvprintw(Q_LINE, 5, "Are you sure? ");
clrtoeol();
refresh();
cbreak();
first_char = getch();
if (first_char == 'Y' || first_char == 'y') {
confirmed = 1;
}
nocbreak();
if (!confirmed) {
mvprintw(Q_LINE, 1, « Cancelled»);
clrtoeol();
refresh();
sleep(1);
}
return confirmed;
}
4. Последней рассмотрим функцию insert_title. Она вставляет в базу данных компакт-дисков заголовок, добавляя строку с заголовком в конец файла заголовков:
void insert_title(char* cdtitle) {
FILE *fp = fopen(title_file, "a");
if (!fp) {
mvprintw(ERROR_LINE, 0, «cannot open CD titles database»);
} else {
fprintf(fp, «%sn», cdtitle);
fclose(fp);
}
}
Обновление записей
1. Продолжим рассмотрение других управляющих функций, вызываемых из функции main. Следующая из них – функция update_cd. Эта функция использует обведенное рамкой вложенное окно с прокруткой и нуждается в нескольких константах, которые объявляются как глобальные, поскольку они позже потребуются функции list_tracks.
#define BOXED_LINES 11
#define BOXED_ROWS 60
#define BOX_LINE_POS 8
#define BOX_ROW_POS 2
2. Функция update_cd позволяет пользователю заново ввести сведения о дорожках текущего компакт-диска. Удалив предыдущие записи о дорожках, она приглашает ввести новую информацию.
void update_cd() {
FILE *tracks_fp;
char track_name[MAX_STRING];
int len;
int track = 1;
int screen_line = 1;
WINDOW *box_window_ptr;
WINDOW *sub_window_ptr;
clear_all_screen();
mvprintw(PROMPT_LINE, 0, "Re-entering tracks for CD. ");
if (!get_confirm())
return;
move(PROMP_TLINE, 0);
clrtoeol();
remove_tracks();
mvprintw(MESSAGE_LINE, 0, «Enter a blank line to finish»);
tracks_fp = fopen(tracks_file, "a");
Примечание
Листинг будет продолжен через минуту; мы хотим сделать краткую паузу, чтобы обратить ваше внимание на ввод данных в обрамленное окно с прокруткой. Хитрость заключается в формировании вложенного окна, рисовании рамки по его краю и создании внутри этого окна нового вложенного окна с прокруткой.
box_window_ptr = subwin(stdscr, BOXED_LINES + 2, BOXED_ROWS + 2,
BOX_LINE_POS – 1, BOX_ROW_POS – 1);
if (!box_window_ptr) return;
box(box_window_ptr, ACS_VLINE, ACS_HLINE);
sub_window_ptr = subwin(stdscr, BOXED_LINES, BOXED_ROWS,
BOX_LINE_POS, BOX_ROW_POS);
if (!sub_window_ptr) return;
scrollok(sub_window_ptr, TRUE);
werase(sub_window_ptr);
touchwin(stdscr);
do {
mvwprintw(sub_window_ptr, screen_line++, BOX_ROW_POS + 2,
"Track %d: ", track);
clrtoeol();
refresh();
wgetnstr(sub_window_ptr, track_name, MAX_STRING);
len = strlen(track_name);
if (len > 0 && track_name[len – 1] = 'n')
track_name[len – 1] = ' ';
if (*track_name)
fprintf(tracks_fp, «%s, %d, %sn», current_cat, track, track_name);
track++;
if (screen_line > BOXED__LINES – 1) {
/* время начать прокрутку */
scroll(sub_window_ptr);
screen_line–;
}
} while (*track_name);
delwin(sub_window_ptr);
fclose(tracks_fp);
}
Удаление записей
1. remove_cd – последняя функция, вызываемая из функции main.
void remove_cd() {
FILE *titles_fp, *temp_fp;
char entry[MAX_ENTRY];
int cat_length;
if (current_cd[0] == ' ') return;
clear_all_screen();
mvprintw(PROMPT_LINE, 0, "About to remove CD %s: %s. ", current_cat, current_cd);
if (!get_confirm())
return;
cat_length = strlen(current_cat);
/* Файл заголовков копируется во временный, игнорируя данный CD */
titles_fp = fopen(title_file, "r");
temp_fp = fopen(temp_flie, "w");
while(fgets(entry, MAX_ENTRY, titles_fp)) {
/* Сравнивает номер в каталоге и копирует элемент, если не
найдено совпадение */
if (strncmp(current_cat, entry, cat_length) != 0)
fputs(entry, temp_fp);
}
fclose(titles_fp);
fclose(temp_fp);
/* Удаляет файл заголовков и переименовывает временный файл */
unlink(title_file);
rename(temp_file, title_file);
/* Теперь делает то же самое для файла дорожек */
remove_tracks();
/* Устанавливает 'None' для текущего CD */
current_cd[0] = ' ';
}
2. Теперь вам только нужен программный код функции remove_tracks, удаляющей дорожки текущего компакт-диска. Она вызывается двумя функциями – update_cd и remove_cd.
void remove_tracks() {
FILE *tracks_fp, *temp_fp;
char entry[MAX_ENTRY];
int cat_length;
if (current_cd[0] == ' ') return;
cat_length = strlen(current_cat);
tracks_fp = fopen(tracks_file, "r");
if (tracks_fp == (FILE *)NULL) return;
temp_fp = fopen(temp_file, "w");
while (fgets(entry, MAX_ENTRY, tracks_fp)) {
/* Сравнивает номер в каталоге и копирует элемент, если не
найдено совпадение */
if (strncmp(current_cat, entry, cat_length) != 0)
fputs(entry, temp_fp);
}
fclose(tracks_fp);
fclose(temp_fp);
/* Удаляет файл дорожек и переименовывает временный файл */
unlink(tracks_file);
rename(temp_file, tracks_file);
}
Теперь рассмотрим функции для доступа к данным, которые для упрощения доступа хранятся в паре простых файлов как поля, разделенные запятыми.
1. Страстным коллекционерам важно знать, каким богатством они обладают или сколько собрано. Следующая функция делает это превосходно; она просматривает базу данных, подсчитывая заголовки и дорожки.
void count_cds() {
FILE *titles_fp, *tracks_fp;
char entry[MAX_ENTRY];
int titles = 0;
int tracks = 0;
titles_fp = fopen(title_file, "r");
if (titles_fp) {
while (fgets(entry, MAX_ENTRY, titles_fp))
titles++;
fclose(titles_fp);
}
tracks_fp = fopen(tracks_file, "r");
if (tracks_fp) {
while (fgets(entry, MAX_ENTRY, tracks_fp))
tracks++;
fclose(tracks_fp);
}
mvprintw(ERROR_LINE, 0,
«Database contains %d titles, with a total of %d tracks.», titles, tracks);
get_return();
}
2. Вы потеряли аннотацию к вашему любимому компакт-диску? Не волнуйтесь! Если вы аккуратно ввели подробную информацию в базу данных, теперь можно найти перечень дорожек с помощью функции find_cd. Она предлагает ввести подстроку, совпадение с которой нужно искать в базе данных, и устанавливает в глобальную переменную current_cd заголовок найденного компакт-диска.
void find_cd() {
char match[MAX_STRING], entry[MAX_ENTRY];
FILE *titles_fp;
int count = 0;
char *found, *title, *catalog;
mvprintw(Q_LINE, 0, "Enter a string to search for in CD titles: ");
get_string(match);
titles_fp = fopen(title_file, "r");
if (titles_fp) {
while (fgets(entry, MAX_ENTRY, titles_fp)) {
/* Пропускает прежний номер в каталоге */
catalog = entry;
if (found == strstr(catalog, ", ")) {
*found = ' ';
title = found + 1;
/* Стирает следующую запятую в элементе, укорачивая его
только до заголовка */
if (found == strstr(title, ", ")) {
*found = ' ';
/* Теперь проверяет, есть ли совпадающая строка */
if (found == strstr(title, match)) {
count++;
strcpy(current_cd, title);
strcpy(current_cat, catalog);
}
}
}
}
fclose(titles_fp);
}
if (count != 1) {
if (count == 0) {
mvprintw(ERROR_LINE, 0, "Sorry, no matching CD found. ");
}
if (count > 1) {
mvprintw(ERROR_LINE, 0,
"Sorry, match is ambiguous: CDs found. ", count);
}
current_cd[0] = ' ';
get_return();
}
}
Хотя переменная catalog указывает на массив, больший чем current_cat, и могла бы переписать память, проверка в функции fgets препятствует этому.
3. Вам также нужно иметь возможность перечислить на экране дорожки выбранного компакт-диска. Для вложенных окон можно использовать директивы #define, применявшиеся в функции update_cd в предыдущем разделе.
void list_tracks() {
FILE *tracks_fp;
char entry[MAX_ENTRY];
int cat_length;
int lines_op = 0;
WINDOW *track_pad_ptr;
int tracks = 0;
int key;
int first_line = 0;
if (current_cd[0] == ' ') {
mvprintw(ERROR_LINE, 0, "You must select a CD first. ");
get_return();
return;
}
clear_all_screen();
cat_length = strlen(current_cat);
/* Сначала считает количество дорожек у текущего CD */
tracks_fp = fopen(tracks_file, "r");
if (!tracks_fp) return;
while (fgets(entry, MAX_ENTRY, tracks_fp)) {
if (strncmp(current_cat, entry, cat_length) == 0) tracks++;
}
fclose(tracks_fp);
/* Создает новую панель, гарантируя, что даже при наличии одной
дорожки панель достаточна большая, поэтому последующий вызов
prefresh() всегда будет допустим. */
track_pad_ptr = newpad(tracks + 1 + ВОХЕD_LINES, BOXED_ROWS + 1);
if (!track_pad_ptr) return;
tracks_fp = fopen(tracks_file, "r");
if (!tracks_fp) return;
mvprintw(4, 0, «CD Track Listingn»);
/* Записывает сведения о дорожке на панель */
while (fgets(entry, MAX_ENTRY, tracks_fp)) {
/* Сравнивает номер каталога и оставшийся вывод элемента */
if (strncmp(current_cat, entry, cat_length) == 0) {
mvwprintw(track_pad_ptr, lines_op++, 0, «%s», entry + cat_length + 1);
}
}
fclose(tracks_fp);
if (lines_op > BOXED_LINES) {
mvprintw(MESSAGE_LINE, 0,
«Cursor keys to scroll, RETURN or q to exit»);
} else {
mvprintw(MESSAGE_LINE, 0, «RETURN or q to exit»);
}
wrefresh(stdscr);
keypad(stdscr, TRUE);
cbreak();
noecho();
key = 0;
while (key != "q" && key != KEY_ENTER && key != 'n') {
if (key == KEY_UP) {
if (first_line > 0) first_line–;
}
if (key == KEY_DOWN) {
if (first_line + BOXED_LINES + 1 < tracks) first_line++;
}
/* Теперь рисует соответствующую часть панели на экране */
prefresh(track_pad_ptr, first_line, 0, BOX_LINE_POS, BOX_ROW_POS,
BOX_LINE_POS + BOXED_LINES, BOX_ROW_POS + BOXED_ROWS);
key = getch();
}
delwin(track_pad_ptr);
keypad(stdsсr, FALSE);
nocbreak();
echo();
}
4. В последних двух функциях вызывается функция get_return, которая приглашает к вводу и считывает символ возврата каретки, игнорируя другие символы.
void get_return() {
int ch;
mvprintw(23, 0, «is», " Press return ");
refresh();
while ((ch = getchar()) != 'n' && ch != EOF);
}
Если вы выполните эту программу, то увидите на экране нечто похожее на рис. 6.10.
Рис. 6.10
Резюме
В этой главе вы изучили библиотеку curses. Она предлагает текстовым программам удобный способ управления экраном и считывания данных с клавиатуры. Хотя библиотека curses не обеспечивает такого уровня управления, как общий терминальный интерфейс (GTI) и прямой доступ к структуре terminfo, ею гораздо легче пользоваться. Если вы пишете полноэкранное текстовое приложение, стоит рассмотреть возможность применения в нем библиотеки curses для управления экраном и чтения данных с клавиатуры.
Глава 7
Управление данными
В предыдущих главах мы касались темы ограниченности ресурсов. В этой главе мы собираемся рассмотреть сначала способы управления распределением ресурсов, затем методы обработки файлов, к которым обращается много пользователей примерно в одно и то же время, и наконец, одно средство, предоставляемое в системах Linux и позволяющее преодолеть ограничения простых файлов как среды хранения данных.
Мы можем представить все эти темы как три способа управления данными:
□ управление динамической памятью: что делать и что Linux не разрешит делать;
□ блокировка файлов: совместная блокировка, блокируемые области совместно используемых файлов и обход взаимоблокировок;
□ база данных dbm: базовая, основанная не на запросах SQL библиотека базы данных, присутствующая в большинстве систем Linux.
Управляемая память
Во всех компьютерных системах память – дефицитный ресурс. Не важно, сколько памяти доступно, ее всегда не хватает. Кажется, совсем недавно считалось, что 256 Мбайт RAM вполне достаточно, а сейчас распространено мнение о том, что 2 Гбайт RAM – это обоснованное минимальное требование даже для настольных систем, а серверам полезно было бы иметь значительно больше.
У всех UNIX-подобных операционных систем, начиная с самых первых версий, был ясный подход к управлению памятью, который унаследовала ОС Linux, воплощающая стандарт X/Open. Приложениям в ОС Linux, за исключением нескольких специализированных встроенных приложений, никогда не разрешается напрямую обращаться к физической памяти. Приложению может казаться, что у него есть такая возможность, но самом деле это тщательно управляемая иллюзия.
Система Linux снабжает приложения четким представлением огромной прямо адресуемой области оперативной памяти. Кроме того, она обеспечивает защиту приложений друг от друга и позволяет им явно обращаться к объему памяти, большему, чем имеющаяся физическая память в машине, хорошо настроенной и имеющей достаточную область свопинга или подкачки.
