UNIX — универсальная среда программирования - Брайан Керниган

Программы UNIX выдают выходной поток в таком формате, что его можно использовать в качестве входного потока для других программ. Файлы, пропускаемые через фильтр, состоят из строк текста, свободных от декоративных заголовков, завершителей или пустых строк. Каждая строка представляет интерес — это имя файла, слово, описатель выполняемого процесса, поэтому программы типа wc или grep могут рассчитывать определенные характеристики объектов или искать их по именам. Если о каждом объекте имеется большая информация, файл все равно состоит из строк, разбиваемых на поля пробелами или символами табуляции, как в выводе команды ls -l. Располагая данными, разбитыми на такие поля, программы типа awk могут легко выбрать, обработать или переупорядочить информацию.

Фильтры построены по общей схеме. Каждый из них пишет в стандартный выходной поток результат обработки файлов-аргументов или стандартного выходного потока, если аргументов нет. Аргументы задают входной поток и никогда не задают выходной[11] , поэтому выходной поток команда всегда может передать в конвейер. Необязательные аргументы (или аргументы, не являющиеся файлами, такие, как шаблон в команде grep) задаются перед именем файлов. Наконец, сообщения об ошибках пишутся в стандартный поток диагностики, поэтому они не могут исчезнуть в конвейере.

Эти соглашения не оказывают большого влияния на программы пользователя, но единообразное применение их ко всем программам обеспечивает простоту взаимодействия, что подтверждается многочисленными примерами на протяжении всей книги и наиболее наглядно продемонстрировано программой подсчета слов в конце разд. 4.2. Если каким-либо программам потребуется входной или выходной файл с конкретным именем, определенное обращение для спецификации параметров или создание заголовков и завершений, то схема конвейера работать не будет. И конечно, если бы система UNIX не предоставляла программные каналы, кому-то пришлось создать подобное стандартное средство. Однако программные каналы есть, и конвейеры работают. Их даже можно запрограммировать, но для этого вы должны знать возможности системы.

Упражнение 4.15

Команда ps выдает поясняющий заголовок, а команда ls -l сообщает общее число блоков файла. Прокомментируйте действие команд.

Историческая и библиографическая справка

Хороший обзор алгоритмов сопоставления шаблонов дается в статье Э. Ахо, создателя команды egrep, "Pattern matching in strings" (Proceedings of the Symposium on Formal Language Theory, Santa Barbara, 1979). Редактор sed разработан и реализован на базе редактора ed Л. Мак-Махоном. Язык awk был разработан и реализован Э. Ахо, П. Вайнбергером и Б. Керниганом, но это решение не очень элегантно. К тому же выбор названия языка по первым буквам имен создателей представляется не вполне удачным. Проект обсуждался в статье авторов "AWK — а pattern scanning and processing language" (Software-Practice and Experience, July, 1978). Язык awk имеет несколько источников, но, безусловно, некоторые идеи заимствованы из языка Снобол4, редактора sed, языка проверки условий, разработанного М. Рочкиндом, языковых средств yacc и lex и, конечно, языка Си. В действительности сходство между awk и Си порождает ряд проблем. Язык подобен Си, но они не совпадают: одни конструкции в awk отсутствуют, другие отличаются от соответствующих конструкций Си неочевидным образом.

В статье Д. Комера "The flat file system FFG: a database system consisting of primitives". (Software — Practice and Experience, Nov., 1982) обсуждается использование интерпретатора и awk для создания системной базы данных.

Глава 5

Программирование на языке shell

Большинство пользователей считают, что shell представляет собой диалоговый интерпретатор команд. На самом же деле это язык программирования, в котором каждый оператор инициирует запуск команды. Язык shell может показаться вам несколько странным, поскольку в нем находят отражение и диалоговый, и программный аспекты выполнения команд. Он формировался по плану, хотя и имеет свою историю. Разнообразие применений языка привело к некоторой незавершенности в деталях, но для его эффективного использования вам и не нужно разбираться во всех нюансах. В данной главе мы рассмотрим основы программирования с помощью shell на примерах разработки ряда полезных программ. При изучении материала желательно иметь под рукой страницу sh(1) справочного руководства по UNIX.

Для интерпретатора, как и для многих других команд, особенности выполнения наиболее четко проявляются в ходе эксперимента. В справочном руководстве что-то может оказаться неясным, и здесь на помощь вам придет хороший пример. По этой причине материал главы построен на примерах, которые демонстрируют возможности языка. Мы будем обсуждать не только вопросы программирования с помощью интерпретатора, но и проблемы создания программ на языке shell, уделяя особое внимание тестированию и диалогу.

Если вы написали программу на языке shell или каком-то ином языке, она может оказаться полезной и другим пользователям вашей системы. Однако требования, которым, по мнению других, должна удовлетворять программа, обычно оказываются более строгими, чем предъявляемые к ней вами. Поэтому важнейший аспект программирования на языке shell — обеспечение надежности программы, чтобы она могла выполняться даже при неверно заданных входных данных и выдавать полезную информацию об ошибках.

5.1 Совершенствование команды cal

Типичная задача программирования на языке shell сводится к изменению взаимодействия между пользователем и программой, чтобы сделать это взаимодействие более удобным. В качестве примера рассмотрим команду cal(1):

$ cal

usage: cal [month] year Пока хорошо

$ cal october

Bad argument            Уже не так хорошо

$ cal 10 1983

  October 1983

  S  M  Tu W  Th F  S

                    1

  2  3  4  5  6  7  8

  9 10 11 12 13 14 15

 16 17 18 19 20 21 22

 23 24 25 26 27 28 29

 30 31

$

Досадно, что месяц нужно задавать числом, и к тому же, как оказалось, команда cal 10 выдает календарь на весь 10-й год, а не на октябрь текущего года. Поэтому всегда следует указывать год, если вы хотите получить календарь на один месяц.

Указанные выше неудобства связаны с тем, что взаимодействие пользователя с программой было реализовано без привлечения команды cal. Вы можете изменить характер этого взаимодействия, не меняя самой программы. Если поместить команду в ваш собственный каталог bin, то возможен более удобный способ перевода аргументов в те, которые нужны настоящей команде cal. Вы можете даже вызывать свою версию команды, и тогда вам меньше придется запоминать.

Первый шаг разработки — определить функции усовершенствованной команды cal. В основном мы хотим от нее разумного поведения. Месяц нужно распознавать по названию. При наличии двух аргументов она должна делать то же, что делала прежняя версия, за исключением перевода названия месяца в его номер. В случае одного аргумента следует печатать календарь месяца или года (в зависимости от того, что вам требуется), а при отсутствии аргументов — календарь текущего месяца, так как большей частью именно для этого и обращаются к команде. Поэтому задача сводится к тому, чтобы определить, сколько аргументов задано, и преобразовать их в те параметры, которые требуются стандартной команде cal.

Язык shell имеет оператор case, который успешно применяется в таких ситуациях:

case слово in

шаблон) команды ;;

шаблон) команды ;;

...

esac

В операторе case слово сравнивается поочередно со всеми шаблонами от начала до конца и выполняются команды, связанные с первым (и только первым) шаблоном, соответствующим слову. Шаблоны составляются по правилам соответствия шаблонов, которые в некоторой степени обобщают правила задания имен файлов. Каждое действие завершается двумя символами ;; (для последнего варианта можно обойтись без ;;, но обычно мы ставим их для удобства редактирования).

В нашей версии команды определяется число заданных аргументов, обрабатываются названия месяцев, затем происходит обращение к настоящей команде cal. В переменной интерпретатора $# хранится число аргументов, с которыми была вызвана программа; другие специальные переменные интерпретатора перечислены в табл. 5.1.

$# Число аргументов $* Все аргументы, передаваемые интерпретатору [email protected] Аналогично $*; см. разд. 5.7 $- Флаги, передаваемые интерпретатору $? Возвращение значения последней выполненной команды $$ Номер процесса интерпретатора $! Номер процесса последней команды, запущенной с помощью & $НOМЕ Аргумент, принятый по умолчанию для команды cd $IFS Список символов, разделяющих слова в аргументах $MAIL Файл, изменение которого приводит к появлению сообщения "you have a mail" ("У вас есть почта") $PATH Список каталогов, в которых осуществляется поиск команд $PS1 Строка приглашение, по умолчанию принята '$' $PS2 Строка приглашение при продолжении командной строки, по умолчанию принята '>'

Таблица 5.1: Встроенные переменные интерпретатора