Брайан Керниган - Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное
FILE *fopen(char *name, char *mode)
{
int fd;
FILE *fp;
if (*mode != 'r' && *mode != 'w' && *mode != 'a'
return NULL;
for (fp = _iob; fp < _iob + OPEN_MAX; fp++)
if ((fp->flag & (_READ | _WRITE)) == 0)
break; /* найдена свободная позиция */
if (fp >= _iob + OPEN_MAX) /* нет свободной позиция */
return NULL;
if (*mode == 'w')
fd = creat(name, PERMS);
else if (*mode == 'a') {
if ((fd = open(name, O_WRONLY, 0)) == -1)
fd = creat(name, PERMS);
lseek(fd, 0L, 2);
} else
fd = open(name, O_RDONLY, 0);
if (fd == -1) /* невозможен доступ по имени name */
return NULL;
fp->fd = fd;
fp->cnt = 0;
fp->base = NULL;
fp->flag = (*mode == 'r') ? _READ : _WRITE;
return fp;
}
Приведенная здесь версия fopen реализует не все режимы доступа, оговоренные стандартом; но, мы думаем, их реализация в полном объеме не намного увеличит длину программы. Наша fopen не распознает буквы b, сигнализирующей о бинарном вводе-выводе (поскольку в системах UNIX это не имеет смысла), и знака +, указывающего на возможность одновременно читать и писать.
Для любого файла в момент первого обращения к нему с помощью макровызова getc счетчик cnt равен нулю. Следствием этого будет вызов _fillbuf. Коли выяснится, что файл на чтение не открыт, то функция _fillbuf немедленно возвратит EOF. В противном случае она попытается запросить память для буфера (если чтение должно быть с буферизацией).
После получения области памяти для буфера _fillbuf обращается к read, чтобы его наполнить, устанавливает счетчик и указатели и возвращает первый символ из буфера. В следующих обращениях _fillbuf обнаружит, что память для буфера уже выделена.
#include "syscalls.h"
/* _fillbuf: запрос памяти и заполнение буфера */
int _fillbuf(FILE *fp)
{
int bufsize;
if ((fp->flag & ( _READ | _EOF | _ERR )) != _READ)
return EOF;
bufsize = (fp->flag & _UNBUF) ? 1 : BUFSIZ;
if (fp->base == NULL) /* буфера еще нет */
if ((fp->base = (char *) malloc(bufsize)) == NULL)
return EOF; /* нельзя получить буфер */
fp->ptr = fp->base;
fp->cnt = read(fp->fd, fp->ptr, bufsize);
if (--fp->cnt < 0) {
if (fp->cnt == -1)
fp->flag |= _EOF;
else
fp->flag |= _ERR;
fp->cnt = 0;
return EOF;
}
return (unsigned char) *fp->ptr++;
}
Единственное, что осталось невыясненным, - это каким образом организовать начало счета. Массив _iob следует определить и инициализировать так, чтобы перед тем как программа начнет работать, в нем уже была информация о файлах stdin, stdout и stderr.
FILE _iob[OPEN_MAX] = { /* stdin, stdout, stderr: */
{ 0, (char *) 0, (char *) 0, _READ, 0 },
{ 0, (char *) 0, (char *) 0, _WRITE, 1 },
{ 0, (char *) 0, (char *) 0, _WRITE | _UNBUF, 2 }
};
Инициализация flag как части структуры показывает, что stdin открыт на чтение, stdout - на запись, а stderr - на запись без буферизации.
Упражнение 8.2. Перепишите функции fopen и _fillbuf, работая с флажками как с полями, а не с помощью явных побитовых операций. Сравните размеры и скорости двух вариантов программ.
Упражнение 8.3. Разработайте и напишите функции _flushbuf, fflush и fclose.
Упражнение 8.4. Функция стандартной библиотеки
int fseek(FILE *fp, long offset, int origin)
идентична функции lseek с теми, однако, отличиями, что fp - это файловый указатель, а не дескриптор, и возвращает она значение int, означающее состояние файла, а не позицию в нем. Напишите свою версию fseek. Обеспечьте, чтобы работа вашей fseek по буферизации была согласована с буферизацией, используемой другими функциями библиотеки.
8.6 Пример. Печать каталогов
При разного рода взаимодействиях с файловой системой иногда требуется получить только информацию о файле, а не его содержимое. Такая потребность возникает, например, в программе печати каталога файлов, работающей аналогично команде ls системы UNIX. Она печатает имена файлов каталога и по желанию пользователя другую дополнительную информацию (размеры, права доступа и т. д.). Аналогичной командой в MS-DOS является dir.
Так как в системе UNIX каталог - это тоже файл, функции ls, чтобы добраться до имен файлов, нужно только его прочитать. Но чтобы получить другую информацию о файле (например узнать его размер), необходимо выполнить системный вызов. В других системах (в MS-DOS, например) системным вызовом приходится пользоваться даже для получения доступа к именам файлов. Наша цель - обеспечить доступ к информации по возможности системно-независимым способом несмотря на то, что реализация может быть существенно системно-зависима. Проиллюстрируем сказанное написанием программы fsize. Функция fsize - частный случай программы ls: она печатает размеры всех файлов, перечисленных в командной строке. Если какой-либо из файлов сам является каталогом, то, чтобы получить информацию о нем, fsize обращается сама к себе. Если аргументов в командной строке нет, то обрабатывается текущий каталог.
Для начала вспомним структуру файловой системы в UNIXe. Каталог - это файл, содержащий список имен файлов и некоторую информацию о том, где они расположены. "Место расположения" - это индекс, обеспечивающий доступ в другую таблицу, называемую "списком узлов inode". Для каждого файла имеется свой inode, где собрана вся информация о файле, за исключением его имени. Каждый элемент каталога состоит из двух частей: из имени файла и номера узла inode.
К сожалению, формат и точное содержимое каталога не одинаковы в разных версиях системы. Поэтому, чтобы переносимую компоненту отделить от непереносимой, разобьем нашу задачу на две. Внешний уровень определяет структуру, названную Dirent, и три подпрограммы opendir, readdir и closedir: в результате обеспечивается системно-независимый доступ к имени и номеру узла inode каждого элемента каталога. Мы будем писать программу fsize, рассчитывая на такой интерфейс, а затем покажем, как реализовать указанные функции для систем, использующих ту же структуру каталога, что и Version 7 и System V UNIX. Другие варианты оставим для упражнений.
Структура Dirent содержит номер узла inode и имя. Максимальная длина имени файла равна NAME_MAX - это значение системно-зависимо. Функция opendir возвращает указатель на структуру, названную DIR (по аналогии с FILE), которая используется функциями readdir и closedir. Эта информация сосредоточена в заголовочном файле dirent.h.
#define NAME_MAX 14 /* максимальная длина имени файла */
/* системно-зависимая величина */
typedef struct { /* универс. структура элемента каталога: */
long ino; /* номер inode */
char name[NAME_MAX+1]; /* имя + завершающий ' ' */
} Dirent;
typedef struct { /* минимальный DIR: без буферизации и т.д. */
int fd; /* файловый дескриптор каталога */
Dirent d; /* элемент каталога */
} DIR;
DIR *opendir(char *dirname);
Dirent *readdir(DIR *dfd);
void closedir(DIR *dfd);
Системный вызов stat получает имя файла и возвращает полную о нем информацию, содержащуюся в узле inode, или -1 в случае ошибки. Так,
char *name;
struct stat stbuf;
int stat(char *, struct stat *);
stat(name, &stbuf);
заполняет структуру stbuf информацией из узла inode о файле с именем name. Структура, описывающая возвращаемое функцией stat значение находится в ‹sys/stat.h› и выглядит примерно так:
struct stat /* информация из inode, возвращаемая stat */
{
dev_t st_dev; /* устройство */
ino_t st_ino; /* номер inode */
short st_mode; /* режимные биты */
short st_nlink; /* число связей с файлом */
short st_uid; /* имя пользователя-собственника */
short st_gid; /* имя группы собственника */
dev_t st_rdev; /* для специальных файлов */
off_t st_size; /* размер файла в символах */
time_t st_atime; /* время последнего использования */
time_t st_mtime; /* время последней модификации */
time_t st_ctime; /* время последнего изменения inode */
