Linux программирование в примерах - Арнольд Роббинс

Многие системы GNU/Linux предоставляют каталог /dev/shm, использующий файловую систему типа tmpfs:

$ df

Filesystem 1K-blocks     Used Available Use% Mounted on

/dev/hda2    6198436  5136020    747544  88% /

/dev/hda5   61431520 27720248  30590648  48% /d

none          256616        0    256616   0% /dev/shm

Тип файловой системы tmpfs предоставляет электронный (RAM) диск: часть памяти, которая используется, как если бы она была диском. Более того, файловая система tmpfs использует механизмы виртуальной памяти ядра Linux для его увеличения сверх фиксированного размера. Если на вашей системе уйма оперативной памяти, этот подход может обеспечить заметное ускорение. Чтобы протестировать производительность, мы начали с файла /usr/share/dict/linux.words, который является отсортированным списком правильно написанных слов, по одному в строке. Затем мы перемешали этот файл, так что он больше не был сортированным, и создали больший файл, содержащий 500 копий спутанной версии файла:

$ ls -l /tmp/randwords.big /* Показать размер */

-rw-r--r-- 1 arnold devel 204652500 Sep 18 16:02 /tmp/randwords.big

$ wc -l /tmp/randwords.big /* Сколько слов? */

22713500 /tmp/randwords.big /* Свыше 22 миллионов! */

Затем мы отсортировали файл, используя сначала каталог /tmp, а затем с TMPDIR, установленным в /dev/shm[125]:

$ time sort /tmp/randwords.big > /dev/null

 /* Использование реальных файлов */

real 1m32.566s

user 1m23.137s

sys 0m1.740s

$ time TMPDIR=/dev/shm sort /tmp/randwords.big > /dev/null

 /* Использование электронного диска */

real 1m28.257s

user 1m18.469s

sys 0m1.602s

Интересно, использование электронного диска было лишь незначительно быстрее, чем использование обычных файлов. (В некоторых дальнейших тестах оно было даже в действительности медленнее!) Мы предполагаем, что в игру вступил буферный кэш ядра (см. раздел 4.6.2 «Создание файлов с помощью creat()»), весьма эффективно ускоряя файловый ввод/вывод[126].

У электронного диска есть важный недостаток: он ограничен сконфигурированным для вашей системы размером пространства для подкачки.[127] Когда мы попытались отсортировать файл, содержащий 1000 копий файла с перемешанными словами, место на электронном диске закончилось, тогда как обычный sort завершился благополучно.

Использовать TMPDIR для своих программ просто. Мы предлагаем следующую схему.

const char template[] = "myprog.XXXXXX";

char *tmpdir, *tfile;

size_t count;

int fd;

if ((tmpdir = getenv("TMPDIR")) == NULL)

 /* Использовать значение TMPDIR, если имеется */

 tmpdir = "/tmp"; /* В противном случае, /tmp по умолчанию */

count = strlen(tmpdir) + strlen(template) + 2;

 /* Вычислить размер имени файла */

tfile = (char *)malloc(count); /* Выделить для него память */

if (tfile == NULL) /* Проверка ошибок */

 /* восстановить */

sprintf(tfile, "%s/%s", tmpdir, template);

 /* Создать завершающий шаблон */

fd = mkstemp(tfile); /* Создать и открыть файл */

/* ...использование tempfile через fd... */

close(fd); /* Очистка */

unlink(tfile);

free(tfile);

В зависимости от потребностей вашего приложения, вы можете захотеть немедленно удалить файл после его открытия, вместо его удаления как части завершающей очистки.

12.4. Совершение самоубийства: abort()

Бывают моменты, когда программа просто не может продолжаться. Обычно лучше всего при этом выдать сообщение об ошибке и вызвать exit(). Однако, особенно для ошибок, являющихся проблемами программирования, полезно не только завершиться, но и создать дамп ядра, который сохраняет в файле состояние работающей программы для последующего исследования в отладчике. В этом заключается работа функции abort():

#include <stdlib.h> /* ISO С */

void abort(void);

Функция abort() посылает сигнал SIGABRT самому процессу. Это случится, даже если SIGABRT заблокирован или игнорируется. После этого осуществляется обычное для SIGABRT действие, которое заключается в создании дампа ядра.

Примером abort() в действии является макрос assert(), описанный в начале данной главы. Когда assert() обнаруживает, что его выражение ложно, он выводит сообщение об ошибке, а затем вызывает abort() для создания дампа ядра.

В соответствии со стандартом С, осуществляет abort() очистку или нет, зависит от реализации. Под GNU/Linux она выполняет очистку: все потоки <stdio.h> FILE* перед завершением программы закрываются. Обратите, однако, внимание, что для открытых файлов, использующих системные вызовы на основе дескрипторов файлов, ничего не делается. (Если открыты лишь файлы или каналы, ничего не нужно делать. Хотя мы не обсуждали это, дескрипторы файлов используются также для сетевых соединений, и оставление их открытыми является плохой практикой.)

12.5. Нелокальные переходы

«Идите прямо в тюрьму. Не проходите GO. Не забирайте 200$».

Вы, без сомнения, знаете, чем является goto: передачей потока управления на метку где-то в текущей функции. Операторы goto при скупом употреблении могут послужить удобочитаемости и правильности функции (Например, когда все проверки ошибок используют goto для перехода на метку в конце функции, такую, как clean_up, код с этой меткой проводит очистку [закрывая файлы и т.п.] и возвращается.) При плохом использовании операторы goto могут привести к так называемой «лапше» в коде, логику которого становится невозможно отследить.

Оператор goto в языке С ограничен переходом на метку в текущей функции. Многие языки в семействе Алгола, такие, как Паскаль, допускают использование goto для выхода из вложенной функции в предшествующую вызывающую функцию. Однако в С нет способа, в пределах синтаксиса самого языка, перейти в определенную точку другой функции, пусть даже и вызывающей. Такой переход называется нелокальным переходом.

Почему полезен нелокальный переход? Рассмотрите интерактивную программу, которая считывает и выполняет программы. Предположим, пользователь запускает длительное задание, разочаровывается или меняет мнение о данном задании и нажимает CTRL-С для генерирования сигнала SIGINT. Когда запускается обработчик сигнала, он может перейти обратно в начало главного цикла чтения и обработки команд. Строковый редактор ed представляет простой пример этого:

$ ed -p '> ' sayings /* Запуск ed, '> ' используется как приглашение */

sayings: No such file or directory

> a /* Добавить текст */

Hello, world

Don't panic

^C /* Сгенерировать SIGINT */

? /* Сообщение об ошибке ''один размер подходит всем'' */

> 1,$p /* ed возвращается в командную строку */

Hello, world /* '1,$p' prints all the lines */

Don't panic

> w /* Сохранить файл */

25

> q /* Все сделано */

Внутри себя ed устанавливает перед циклом команд точку возврата, и обработчик сигнала осуществляет нелокальный переход на эту точку возврата.

12.5.1. Использование стандартных функций: setjmp() и longjmp()

Нелокальные переходы осуществляются с помощью функций setjmp() и longjmp(). Эти функции используются в двух разновидностях. Традиционные процедуры определены стандартом ISO С:

#include <setjmp.h> /* ISO С */

int setjmp(jmp_buf env);

void longjmp(jmp_buf env, int val);

Тип jmp_buf определен через typedef в <setjmp.h>. setjmp() сохраняет текущее «окружение» в env. env обычно является глобальной или статической на уровне файла переменной, так что она может использоваться из вызванной функции. Это окружение включает любую информацию, необходимую для перехода на местоположение, из которого была вызвана setjmp(). Содержание jmp_buf по своей природе машинно-зависимо; таким образом, jmp_buf является непрозрачным типом: тем, что вы используете, не зная, что находится внутри него.

setjmp() возвращает 0, когда она вызывается для сохранения в jmp_buf текущего окружения. Ненулевое значение возвращается, когда с использованием окружения осуществляется нелокальный переход:

jmp_buf command_loop; /* На глобальном уровне */

/* ... затем в main() ... */

if (setjmp(command_loop) == 0) /* Состояние сохранено, продолжить */

 ;

else /* Мы попадаем сюда через нелокальный переход */

 printf("?n"); /* ed's famous message */