
- •Системное программирование в unix средствами Free Pascal
- •Глава 1. Основные понятия и терминология 13
- •Глава 2. Файл 17
- •Глава 3. Работа с файлами 43
- •Глава 4. Каталоги, файловые системы и специальные файлы 62
- •Глава 5. Процесс 86
- •Глава 6. Сигналы и их обработка 117
- •Глава 7. Межпроцессное взаимодействие при помощи программных каналов 139
- •Глава 8. Дополнительные методы межпроцессного взаимодействия 163
- •Глава 9. Терминал 196
- •Глава 10.Сокеты 224
- •Глава 11. Стандартная библиотека ввода/вывода 239
- •Глава 12. Разные дополнительные системные вызовы и библиотечные процедуры 267
- •Глава 13. Задачи с решениями 287
- •Предисловие о книге
- •Назначение этой книги
- •Спецификация х/Open
- •Структура книги
- •Что вы должны знать
- •Соглашения
- •Глава 1. Основные понятия и терминология
- •1.1. Файл
- •1.1.1. Каталоги и пути
- •1.1.2. Владелец файла и права доступа
- •1.1.3. Обобщение концепции файла
- •1.2. Процесс
- •1.2.1. Межпроцессное взаимодействие
- •1.3. Системные вызовы и библиотечные подпрограммы
- •Глава 2. Файл
- •2.1. Примитивы доступа к файлам в системе unix
- •2.1.1. Введение
- •2.1.2. Системный вызовfdopen
- •Описание
- •Предостережение
- •2.1.3. Создание файла при помощи вызоваfdopen
- •Описание
- •2.1.4. Системный вызов fdcreat
- •Описание
- •2.1.5. Системный вызовfdclose
- •Описание
- •2.1.6. Системный вызовfdread
- •Описание
- •Указатель чтения-записи
- •2.1.7. Системный вызовfdwrite
- •Описание
- •2.1.8. Пример copyfile
- •2.1.9. Эффективность вызововfdread иfdwrite
- •Описание
- •2.1.10. Вызов fdseek и произвольный доступ
- •Описание
- •2.1.11. Пример: гостиница
- •2.1.12. Дописывание данных в конец файла
- •2.1.13. Удаление файла
- •Описание
- •2.1.14. Системный вызов fcntl
- •Описание
- •2.2. Стандартный ввод, стандартный вывод и стандартный вывод диагностики
- •2.2.1. Основные понятия
- •2.2.2. Программа io
- •2.2.3. Использование стандартного вывода диагностики
- •2.3. Стандартная библиотека ввода/вывода: взгляд в будущее
- •Описание
- •Вывод сообщений об ошибках при помощи функции writeln
- •2.4. Системные вызовы и переменнаяlinuxerror
- •2.4.7. Подпрограмма perror
- •Глава 3. Работа с файлами
- •3.1. Файлы в многопользовательской среде
- •3.1.1. Пользователи и права доступа
- •Действующие идентификаторы пользователей и групп
- •3.1.2. Права доступа и режимы файлов
- •Описание
- •3.1.3. Дополнительные права доступа для исполняемых файлов
- •3.1.4. Маска создания файла и системный вызов umask
- •Описание
- •3.1.5. Вызовfdopen и права доступа к файлу
- •3.1.6. Определение доступности файла при помощи вызова access
- •Описание
- •3.1.7. Изменение прав доступа при помощи вызова chmod Описание
- •3.1.8. Изменение владельца при помощи вызова chown
- •Описание
- •3.2. Файлы с несколькими именами
- •3.2.1. Системный вызов link Описание
- •3.2.2. Системный вызов unlink
- •3.2.3. Системный вызов frename
- •Описание
- •3.2.4. Символьные ссылки
- •Описание
- •Описание
- •3.2.5. Еще об именах файлов
- •Описание
- •3.3. Получение информации о файле: вызов fstat
- •Описание
- •Описание
- •3.3.1. Подробнее о вызове chmod
- •Глава 4. Каталоги, файловые системы и специальные файлы
- •4.1. Введение
- •4.2. Каталоги с точки зрения пользователя
- •Текущий рабочий каталог
- •4.3. Реализация каталогов
- •4.3.1. Снова о системных вызовах link и unlink
- •4.3.2. Точка и двойная точка
- •4.3.3. Права доступа к каталогам
- •4.4. Использование каталогов при программировании
- •4.4.1. Создание и удаление каталогов
- •Описание
- •Описание
- •4.4.2. Открытие и закрытие каталогов
- •Описание
- •Описание
- •4.4.3. Чтение каталогов: вызовы readdir и rewinddir
- •Описание
- •Описание
- •Второй пример: процедура find_entry
- •4.4.4. Текущий рабочий каталог
- •4.4.5. Смена рабочего каталога при помощи вызова chdir Описание
- •4.4.6. Определение имени текущего рабочего каталога
- •Описание
- •Описание
- •4.4.7. Обход дерева каталогов
- •Описание
- •Описание
- •4.5. Файловые системы unix
- •4.5.1. Кэширование: вызовы sync и fsync
- •Описание
- •4.6. Имена устройств unix
- •4.6.1. Файлы блочных и символьных устройств
- •4.6.2. Структураtstat
- •4.6.3. Информация о файловой системе
- •Описание
- •4.6.4. Ограничения файловой системы: процедуры pathconf и fpathconf
- •Описание
- •Глава 5. Процесс
- •5.1. Понятие процесса
- •5.2. Создание процессов
- •5.2.1. Системный вызов fork
- •Описание
- •Идентификатор процесса
- •5.3. Запуск новых программ при помощи вызова ехес
- •5.3.1. Семейство вызовов ехес
- •Описание
- •Вызовы execv, execlpи execvp
- •5.3.2. Доступ к аргументам, передаваемым при вызове exec
- •5.4. Совместное использование вызовов ехес и fork
- •Пример docommand
- •5.5. Наследование данных и дескрипторы файлов
- •5.5.1. Вызов fork,файлы и данные
- •5.5.2. Вызов ехес и открытые файлы
- •5.6. Завершение процессов при помощи системного вызова halt Описание
- •5.7. Синхронизация процессов
- •5.7.1. Системный вызов wait Описание
- •5.7.2. Ожидание завершения определенного потомка: вызов waitpid
- •Описание
- •5.8. Зомби-процессы и преждевременное завершение программы
- •5.9. Командный интерпретатор smallsh
- •5.10. Атрибуты процесса
- •5.10.1. Идентификатор процесса
- •5.10.2. Группы процессов и идентификаторы группы процессов
- •Описание
- •5.10.3. Изменение группы процесса
- •Описание
- •5.10.4. Сеансы и идентификатор сеанса
- •Описание
- •Описание
- •5.10.5. Переменные программного окружения
- •Описание
- •5.10.6. Текущий рабочий каталог
- •5.10.7. Текущий корневой каталог
- •Описание
- •5.10.8. Идентификаторы пользователя и группы
- •5.10.9. Ограничения на размер файла: вызов ulimit
- •Описание
- •5.10.10. Приоритеты процессов
- •Описание
- •Глава 6. Сигналы и их обработка
- •6.1. Введение
- •6.1.1. Имена сигналов
- •6.1.2. Нормальное и аварийное завершение
- •6.2. Обработка сигналов
- •6.2.1. Наборы сигналов
- •Описание
- •6.2.2. Задание обработчика сигналов: вызов sigaction
- •Описание
- •Пример 1: перехват сигнала sigint
- •Пример 2: игнорирование сигнала sigint
- •Пример 3: восстановление прежнего действия
- •Пример 4: аккуратный выход
- •6.2.3. Сигналы и системные вызовы
- •6.2.4. Процедуры sigsetjmpи siglongjmp
- •Описание
- •6.3. Блокирование сигналов
- •Описание
- •6.4. Посылка сигналов
- •6.4.1. Посылка сигналов другим процессам: вызов kill
- •Описание
- •6.4.2. Посылка сигналов самому процессу: вызовы sigraiseи alarm
- •Описание
- •Описание
- •6.4.3. Системный вызов pause
- •Описание
- •6.4.4. Системные вызовы sigpending и sigsuspend
- •Описание
- •Глава 7. Межпроцессное взаимодействие при помощи программных каналов
- •7.1. Каналы
- •7.1.1. Каналы на уровне команд
- •7.1.2. Использование каналов в программе
- •Описание
- •7.1.3. Размер канала
- •7.1.4. Закрытие каналов
- •7.1.5. Запись и чтение без блокирования
- •7.1.6. Использование системного вызова select для работы с несколькими каналами
- •Описание
- •Описание
- •Описание
- •7.1.7. Каналы и системный вызов ехес
- •7.2. Именованные каналы, или fifo
- •7.2.1. Программирование при помощи каналов fifo
- •Описание
- •Глава 8. Дополнительные методы межпроцессного взаимодействия
- •8.1. Введение
- •8.2. Блокировка записей
- •8.2.1. Мотивация
- •8.2.2. Блокировка записей при помощи вызова fcntl
- •Описание
- •Установка блокировки при помощи вызова fcntl
- •Снятие блокировки при помощи вызова fcntl
- •Задача об авиакомпании acme Airlines
- •Проверка блокировки
- •8.3. Дополнительные средства межпроцессного взаимодействия
- •8.3.1. Введение и основные понятия
- •Ключи средств межпроцессного взаимодействия
- •Описание
- •Операция get
- •Другие операции
- •Структуры данных статуса
- •8.3.2. Очереди сообщений
- •Описание
- •Работа с очередью сообщений: примитивы msgsndи msgrcv
- •Описание
- •Пример передачи сообщений: очередь с приоритетами
- •Программа etest
- •Программа stest
- •Системный вызов msgctl
- •Описание
- •8.3.3. Семафоры Семафор как теоретическая конструкция
- •Системный вызов semget Описание
- •Системный вызов semctl Описание
- •Операции над семафорами: вызов semop
- •Описание
- •Флаг sem_undo
- •Пример работы с семафорами
- •8.3.4. Разделяемая память
- •Системный вызов shmget
- •Описание
- •Операции с разделяемой памятью: вызовы shmat и shmdt
- •Описание
- •Системный вызов shmctl Описание
- •Пример работы с разделяемой памятью: программа shmcopy
- •8.3.5. Команды ipcsи ipcrm
- •Глава 9. Терминал
- •9.1. Введение
- •9.2. Терминал unix
- •9.2.1. Управляющий терминал
- •9.2.2. Передача данных
- •9.2.3. Эхо-отображение вводимых символов и опережающий ввод с клавиатуры
- •9.2.4. Канонический режим, редактирование строки и специальные символы
- •9.3. Взгляд с точки зрения программы
- •9.3.1. Системный вызовfdopen
- •9.3.2. Системный вызов fdread
- •9.3.3. Системный вызов fdwrite
- •9.3.4. Функции ttynameи isatty
- •Описание
- •9.3.5. Изменение свойств терминала: структура termios
- •Описание
- •Описание
- •Определение структуры termios
- •Массив с_сс
- •Поле c_cflag
- •Описание
- •Поле c_iflag
- •Поле c_oflag
- •Поле с_lflag
- •Описание
- •9.3.6. Параметры min и time
- •9.3.7. Другие системные вызовы для работы с терминалом
- •Описание
- •9.3.8. Сигнал разрыва соединения
- •9.4. Псевдотерминалы
- •9.5. Пример управления терминалом: программа tscript
- •Глава 10.Сокеты
- •10.1. Введение
- •10.2. Типы соединения
- •10.3. Адресация
- •10.3.1. Адресация Internet
- •Описание
- •10.3.2. Порты
- •10.4. Интерфейс сокетов
- •10.4.1. Создание сокета
- •Описание
- •10.5. Программирование в режиме tcp-соединения
- •10.5.1. Связывание
- •Описание
- •10.5.2. Включение приема tcp-соединений
- •Описание
- •10.5.3. Прием запроса на установку tcp-соединения
- •Описание
- •10.5.4. Подключение клиента
- •Описание
- •10.5.5. Пересылка данных
- •Описание
- •10.5.6. Закрытие tcp-соединения
- •10.6. Программирование в режиме пересылок udp-дейтаграмм
- •10.6.1. Прием и передача udp-сообщений
- •Описание
- •10.7. Различия между двумя моделями
- •Глава 11. Стандартная библиотека ввода/вывода
- •11.1. Введение
- •11.2. Структура tfile
- •11.3. Открытие и закрытие потоков: процедуры fopenи fclose Описание
- •Описание
- •11.4. Посимвольный ввод/вывод: процедуры getc и putc Описание
- •11.5. Возврат символов в поток: процедура ungetc Описание
- •11.6. Стандартный ввод, стандартный вывод и стандартный вывод диагностики
- •11.7. Стандартные процедуры опроса состояния
- •Описание
- •11.8. Построчный ввод и вывод
- •Описание
- •Описание
- •11.9. Ввод и вывод бинарных данных: процедуры freadи fwrite Описание
- •11.10. Произвольный доступ к файлу: процедуры fseek, rewindи ftell
- •Описание
- •11.11. Форматированный вывод: семейство процедур printf Описание
- •Задание ширины поля и точности
- •Комплексный пример
- •Специальные символы
- •Процедура sprintf
- •11.12. Форматированный ввод: семейство процедур scanf Описание
- •11.13. Запуск программ при помощи библиотек стандартного ввода/вывода
- •Описание
- •Описание
- •11.14. Вспомогательные процедуры
- •11.14.1. Процедуры freopen и fdopen Описание
- •11.14.2. Управление буфером: процедуры setbufи setvbuf Описание
- •Глава 12. Разные дополнительные системные вызовы и библиотечные процедуры
- •12.1. Введение
- •12.2. Управление динамическим распределением памяти
- •Описание
- •Описание
- •Описание
- •Пример использования функции malloc:связные списки
- •Вызовы brk и sbrk
- •12.3. Ввод/вывод с отображением в память и работа с памятью
- •Описание
- •Системные вызовы ттар и munmap
- •Описание
- •Описание
- •12.4. Время
- •Описание
- •Описание
- •12.5. Работа со строками и символами
- •12.5.1. Семейство процедур strings
- •Описание
- •12.5.2. Преобразование строк в числовые значения
- •Описание
- •12.5.3. Проверка и преобразование символов
- •12.6. Дополнительные средства
- •12.6.1. Дополнение о сокетах
- •12.6.2. Потоки управления
- •Описание
- •12.6.3. Расширения режима реального времени
- •12.6.4. Получение параметров локальной системы
- •12.6.5. Интернационализация
- •12.6.6. Математические функции
- •12.6.7. Работа с портами ввода вывода
- •Глава 13. Задачи с решениями
- •13.1. Введение
- •13.2. Обработка текста
- •13.3. Бинарные файлы
- •13.4. Каталоги
- •13.5. Файловые системы
- •13.6. Файловая системаproc
- •13.7. Управление файлами
- •13.8. Управление процессами
- •13.9. Программные каналы
- •13.10. Управление терминалом
- •13.11. Дата и время
- •13.12. Генератор лексических анализаторовlex
- •Приложение 1. Коды ошибок переменной linuxerror и связанные с ними сообщения Введение
- •Список кодов и сообщений об ошибках
- •Приложение 2. История unix
- •Основные стандарты
- •Ieee/posix
- •Приложение 3. Модульstdio
- •Приложение4. Замечания о компиляции воFree Pascal 2.0
- •Литература
Описание
uses sysutils;
Function GetCurrentDir:String;
Эта короткая программа имитирует команду pwd:
(* Программа my_pwd - вывод рабочего каталога *)
uses sysutils;
procedure my_pwd;
begin
writeln(GetCurrentDir);
end;
begin
my_pwd;
end.
4.4.7. Обход дерева каталогов
Иногда необходимо выполнить операцию над иерархией каталогов, начав от стартового каталога, и обойти все лежащие ниже файлы и подкаталоги. Для этого определим процедуру ftw, выполняющую обход дерева каталогов, начиная с заданного, и вызывающая процедуру, определенную пользователем для каждой встретившейся записи в каталоге.
Описание
uses linux,stdio,strings;
const
FTW_NS =100; (* При ошибке stat(2) *)
FTW_DNR=200; (* При ошибке opendir(3) *)
FTW_F =300; (* Обычный файл *)
FTW_D =400; (* Каталог *)
MAXNAMLEN=4000;
(* Удобное сокращение *)
function EQ(a,b:pchar):boolean;
begin
EQ:=(strcomp(a, b) = 0);
end;
type
func=function(name:pchar; var status:tstat; _type:integer):integer;
function ftw(directory:pchar; funcptr:func; depth:integer):integer;
var
dp:pdir;
p,fullpath:pchar;
i:integer;
e:pdirent;
sb:tstat;
seekpoint:longint;
begin
(* При невозможности выполнения fstat, сообщаем пользователю об этом *)
if not fstat(directory, Sb) then
begin
ftw:=funcptr(directory, Sb, FTW_NS);
exit;
end;
(* Если не каталог, вызываем пользовательскую функцию. *)
if ((Sb.mode and STAT_IFMT) <> STAT_IFDIR) then
(* Сообщение "FTW_F" может быть некорректным (вдруг это символическая ссылка? *)
begin
ftw:=funcptr(directory, Sb, FTW_F);
exit;
end;
(* Открываем каталог; при невозможности - сообщаем пользователю. *)
Dp := opendir(directory);
if dp = nil then
begin
ftw:=funcptr(directory, Sb, FTW_DNR);
exit;
end;
(* Определяем, желает ли пользователь продолжать. *)
i := funcptr(directory, Sb, FTW_D);
if i <> 0 then
begin
closedir(Dp);
ftw:=i;
exit;
end;
(* Готовим место для хранения поного пути. *)
i := strlen(directory);
fullpath := stralloc(i + 1 + MAXNAMLEN + 1);
if fullpath = nil then
begin
closedir(Dp);
ftw:=-1;
exit;
end;
strcopy(fullpath, directory);
p := @fullpath[i];
if (i<>0) and (p[-1] <> '/') then
begin
p^:='/';
inc(p);
end;
(* Читаем все элементы каталога. *)
E := readdir(Dp);
while E <> nil do
begin
if not EQ(E^.name, '.') and not EQ(E^.name, '..') then
begin
if depth <= 1 then
begin
(* Слишком углубились - закрываем этот каталог. *)
seekpoint := telldir(Dp);
closedir(Dp);
Dp := nil;
end;
(* Обработка файла. *)
strcopy(p, E^.name);
i := ftw(fullpath, funcptr, depth - 1);
if i<>0 then
begin
(* Пользователь завершил; оканчиваем работу. *)
strdispose(fullpath);
if Dp<>nil then
closedir(Dp);
ftw:=i;
exit;
end;
(* Повторно отрываем каталог в случае необходимости. *)
if Dp = nil then
begin
Dp := opendir(directory);
if Dp = nil then
begin
(* WTF? *)
strdispose(fullpath);
ftw:=-1;
exit;
end;
seekdir(Dp, seekpoint);
end;
end;
E := readdir(Dp);
end;
(* Завершающие действия. *)
strdispose(fullpath);
closedir(Dp);
ftw:=0;
end;
Первый параметр path определяет имя каталога, с которого должен начаться рекурсивный обход дерева. Параметр depth управляет числом используемых функцией ftw различных дескрипторов файлов. Чем больше значение depth, тем меньше будет случаев повторного открытия каталогов, что сократит общее время отработки вызова. Хотя на каждом уровне дерева будет использоваться только один дескриптор, следует быть уверенным, что значение переменной depth не больше числа свободных дескрипторов файлов. Для определения максимально возможного числа дескрипторов, которые может задействовать процесс, рекомендуется использовать системный вызов getrlimit, обсуждаемый в главе 12.
Второй параметр funcptr – это определенная пользователем функция, вызываемая для каждого файла или каталога, найденного в поддереве каталога path. Как можно увидеть из описания, параметр funcptr передается процедуре ftw как указатель на функцию, поэтому функция должна быть объявлена до вызова процедуры ftw. При каждом вызове функции funcptr будут передаваться три аргумента: заканчивающаяся нулевым символом строка с именем объекта, ссылка на структуру tstat с данными об объекте и целочисленный код. Функция funcptr, следовательно, должна быть построена следующим образом:
function func (name:pchar; var status:tstat; _type:integer):integer;
begin
(* Тело функции *)
end;
Целочисленный аргумент _type может принимать одно из нескольких возможных значений, описывающих тип встретившегося объекта. Вот эти значения:
-
FTW_F
Объект является файлом
FTW_D
Объект является каталогом
FTW_DNR
Объект является каталогом, который нельзя прочесть
FTW_SL
Объект является символьной ссылкой
FTW_NS
Объект не является символьной ссылкой, и для него нельзя успешно выполнить вызов fstat
Если объект является каталогом, который нельзя прочесть (_type = FTW_DNR), то его потомки не будут обрабатываться. Если нельзя успешно выполнить функцию fstat (_type = FTW_NS), то передаваемая для объекта структура tstat будет иметь неопределенные значения.
Работа вызова будет продолжаться до тех пор, пока не будет завершен обход дерева или не возникнет ошибка внутри функции ftw. Обход также закончится, если определенная пользователем функция возвратит ненулевое значение. Тогда функция ftw прекратит работу и вернет значение, возвращенное функций пользователя. Ошибки внутри функции ftw приведут к возврату значения -1, тогда в переменной linuxerror будет выставлен соответствующий код ошибки.
Следующий пример использует функцию ftw для обхода поддерева каталогов, выводящего имена всех встретившихся файлов (каталогов) и права доступа к ним. Каталоги и символьные ссылки при выводе будут обозначаться дополнительной звездочкой.
Сначала рассмотрим функцию list, которая будет передаваться в качестве аргумента функции ftw.
function list(name:pchar; var status:tstat; _type:integer):integer;
begin
(* Если вызов stat завершился неудачей, просто вернуться *)
if (_type = FTW_NS) then
begin
list:=0;
exit;
end;
(*
* Иначе, вывести имя объекта,
* права доступа к нему и постфикс "*",
* если объект является каталогом или символьной ссылкой.
*)
if (_type = FTW_F) then
printf ('%-30s'#9'0%3o'#$a, [name, status.mode and octal(0777)])
else
printf ('%-30s*'#9'0%3o'#$a, [name, status.mode and octal(0777)]);
list:=0;
end;
Теперь запишем основную программу, которая принимает в качестве параметра путь и использует его в качестве начальной точки для обхода дерева. Если аргументы не заданы, то обход начинается с текущего рабочего каталога:
var
path:array [0..255] of char;
begin
if paramcount=0 then
ftw ('.', @list, 1)
else
begin
strpcopy(path,paramstr(1));
ftw (path, @list, 1);
end;
halt(0);
end.
Вывод программы list для простой иерархии каталогов будет выглядеть так:
$ list
. * 0755
./list * 0755
./filel 0644
./subdir * 0777
./subdir/another 0644
./subdir/subdir2 * 0755
./subdir/yetanother 0644
Обратите внимание на порядок обхода каталогов.
В модуле linux определен ряд специализированных функций для обхода дерева каталогов.