Книга: UNIX — универсальная среда программирования

6.3 Доступ к файлам: vis версия 3

6.3 Доступ к файлам: vis версия 3

Две первые версии vis читают из стандартного входного потока и пишут в стандартный выходной поток, причем оба потока наследуются от shell. Следующий шаг модификация vis для работы с файлами по их именам, так что

$ vis файл1 файл2 ...

будет просматривать эти именованные файлы вместо стандартного входного потока. Если же имен файлов в качестве аргументов нет, vis должна читать стандартный входной поток.

Возникает вопрос: как организовать чтение файлов, т.е. как связать имена файлов с операторами ввода вывода, реально читающими данные? Правила просты. Прежде чем быть прочитанным или записанным, файл должен быть открыт стандартной библиотечной функцией fopen. Последняя берет имя файла (например, temp или /etc/passwd), взаимодействует с ядром и возвращает обратно "внутреннее имя", которое используется при последующих операциях с данным файлом.

Внутреннее имя является на самом деле указателем (называемым указателем файла) на структуру, содержащую информацию о файле, такую, как расположение буфера, текущую позицию символа в буфере, режим чтения или записи и т.п. Эта структура определяется в файле <stdio.h> и имеет имя FILE. Описание указателя файла таково:

FILE *fp;

Оно означает, что fp — указатель на FILE, fopen возвращает указатель на FILE; в <stdio.h> имеется описание типа для fopen. Реальный вызов функции fopen:

char *name, *mode;
fr = fopen(name, mode);

Первый аргумент fopen представляет собой имя файла (строку символов). Второй аргумент также является символьной строкой, показывающей, как вы намереваетесь использовать файл; допустимые режимы: читать ("r"), писать ("w") или дописать ("а").

Если файл, который вы открыли для записи или дописывания, не существует, он создается, если это возможно. Открытие для записи существующего файла вызывает уничтожение старого содержимого. Попытка читать несуществующий файл считается ошибкой, так же как и попытка читать или писать файл без разрешения. При возникновении ошибки fopen возвращает значение несуществующего указателя NULL (которое обычно определяется в <stdio.h> как (char*)0).

Далее, нужен способ читать или писать файл после того, как он открыт. Есть несколько способов, из которых использование getc и putc самый простой. Функция getc выбирает из файла очередной символ:

с = getc(fp)

помещает в с следующий символ из файла, на который указывает fp. Эта функция возвращает EOF по достижении конца файла. Функция putc аналогична getc:

putc(c, fp)

помещает символ с в файл fp и возвращает с. Функции getc и putc возвращают EOF в случае ошибки.

Когда программа начинает выполняться, уже открыты три файла и имеются их указатели. Это стандартные потоки: входной, выходной и поток диагностики; соответствующие указатели называются stdin, stdout и stderr. Указатели на файлы описаны в <stdio.h> и могут использоваться там, где может быть объект типа FILE*. Они являются не переменными, а константами, так что им нельзя присвоить значения. Вызов getchar() есть getc(stdin), a putchar(c) есть putc(c, stdout). На самом деле все эти четыре "функции" определены в <stdio.h> как макрокоманды. Они выполняются быстрее обычных вызовов функций ввиду отсутствия накладных расходов по вызову функции для каждого символа (см. табл. 6.3 с некоторыми другими определениями из <stdio.h>).

Таблица 6.3: Некоторые определения из <stdio.h>

Теперь вернемся снова к нашей теме и напишем третью версию vis. Если есть аргументы командной строки, они обрабатываются в порядке очередности, если же аргументов нет, используется стандартный входной поток.

/* vis: make funny characters visible (version 3) */
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int strip = 0; /* 1 => discard special characters */
main(argc, argv)
 int argc;
 char *argv[];
{
 int i;
 FILE *fp;
 while (argc > 1 && argv[1][0] == '-') {
  switch (argv[1][1]) {
  case 's': /* -s: strip funny chars */
   strip = 1;
   break;
  default:
   fprintf(stderr, "%s: unknown arg %sn",
    argv[0], argv[1]);
   exit(1);
  }
  argc--;
  argv++;
 }
 if (argc == 1)
  vis(stdin);
 else
 for (i = 1; i < argc; i++)
  if ((fp=fopen(argv[i], "r")) == NULL) {
   fprintf(stderr, "%s: can't open %sn",
    argv[0], argv[i]);
   exit(1);
  } else {
   vis(fp);
   fclose(fp);
  }
 exit(0);
}

В программе принято соглашение, по которому флаги стоят в начале списка аргументов. После обработки каждого флага argv и argc модифицируются так, что остальная часть программы не зависит от присутствия этого флага. Даже если vis распознает единственный флаг, мы написали программу в виде цикла, чтобы продемонстрировать единый способ обработки аргументов. В гл. 1 отмечалось, что программы UNIX обрабатывают флаги в произвольном порядке. Как одну из причин (помимо склонности к анархии) здесь можно назвать очевидную легкость написания программы разбора аргументов при любой модификации. Включение функции getopt(3) в некоторые системы является попыткой рационально объяснить ситуацию; вы можете ее исследовать, прежде чем писать собственную.

Процедура vis выводит на печать единственный файл:

vis(fp) /* make chars visible in FILE *fp */
 FILE *fp;
{
 int c;
 while ((с = getc(fp)) != EOF)
  if (isascii(c) &&
   (isprint(с) || c=='n' || c=='t' || c==' '))
   putchar(c);
  else if (!strip)
   printf("%03o", c);
}

Функция fprintf идентична printf, за исключением аргумента указателя, специфицирующего файл, в который нужно писать.

Функция fclose разрывает связь между указателем и внешним именем файла, установленную с помощью fopen, освобождая указатель для другого файла. Так как существует ограничение (около 20) на число файлов, которые одновременно могут быть открыты в программе, лучше всего закрывать уже не требующиеся вам файлы. Обычно выходной поток, выдаваемый любой стандартной библиотечной функцией, подобной printf, putc и т.д., для большей эффективности буферизуется так, чтобы его можно было писать большими фрагментами. (Исключение составляет выходной поток терминала, который, как правило, пишется по мере своего формирования или при печати символа перевода строки.) Применение fclose к выходному файлу инициирует выдачу последней буферизованной порции, fclose также вызывается автоматически для каждого открытого файла, когда программа выполняет exit или возвращается из main.

Стандартный поток stderr присваивается программе тем же способом, что и stdin и stdout. Информация, записанная в stderr, оказывается на терминале пользователя даже при изменении назначения стандартного выходного потока. Vis пишет свою диагностику в stderr вместо stdout, так что если один из файлов по каким-то причинам недоступен, сообщение найдет путь на терминал пользователя, а не исчезнет в программном канале или в выходном файле. (Стандартный поток диагностики был изобретен позднее, чем программные каналы: после того, как сообщения об ошибках стали исчезать при передаче через эти каналы.)

Мы решили, отчасти произвольно, что vis завершается, если не может открыть входной файл; это разумно для программы, чаще всего используемой в режиме диалога и с одним входным файлом. Однако вы можете предложить и другое решение.

Оглавление книги