Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

В этой главе вы изучили библиотеку curses. Она предлагает текстовым программам удобный способ управления экраном и считывания данных с клавиатуры. Хотя библиотека curses не обеспечивает такого уровня управления, как общий терминальный интерфейс (GTI) и прямой доступ к структуре terminfo, ею гораздо легче пользоваться. Если вы пишете полноэкранное текстовое приложение, стоит рассмотреть возможность применения в нем библиотеки curses для управления экраном и чтения данных с клавиатуры.

В предыдущих главах мы касались темы ограниченности ресурсов. В этой главе мы собираемся рассмотреть сначала способы управления распределением ресурсов, затем методы обработки файлов, к которым обращается много пользователей примерно в одно и то же время, и наконец, одно средство, предоставляемое в системах Linux и позволяющее преодолеть ограничения простых файлов как среды хранения данных.

Мы можем представить все эти темы как три способа управления данными:

□ управление динамической памятью : что делать и что Linux не разрешит делать;

□ блокировка файлов : совместная блокировка, блокируемые области совместно используемых файлов и обход взаимоблокировок;

□ база данных dbm : базовая, основанная не на запросах SQL библиотека базы данных, присутствующая в большинстве систем Linux.

Во всех компьютерных системах память — дефицитный ресурс. Не важно, сколько памяти доступно, ее всегда не хватает. Кажется, совсем недавно считалось, что 256 Мбайт RAM вполне достаточно, а сейчас распространено мнение о том, что 2 Гбайт RAM — это обоснованное минимальное требование даже для настольных систем, а серверам полезно было бы иметь значительно больше.

У всех UNIX-подобных операционных систем, начиная с самых первых версий, был ясный подход к управлению памятью, который унаследовала ОС Linux, воплощающая стандарт X/Open. Приложениям в ОС Linux, за исключением нескольких специализированных встроенных приложений, никогда не разрешается напрямую обращаться к физической памяти. Приложению может казаться, что у него есть такая возможность, но самом деле это тщательно управляемая иллюзия.

Система Linux снабжает приложения четким представлением огромной прямо адресуемой области оперативной памяти. Кроме того, она обеспечивает защиту приложений друг от друга и позволяет им явно обращаться к объему памяти, большему, чем имеющаяся физическая память в машине, хорошо настроенной и имеющей достаточную область свопинга или подкачки.

Вы можете выделить память с помощью вызова mallocиз стандартной библиотеки С:

#include

void *malloc(size_t size);

Имейте в виду, что ОС Linux (следующая требованиям стандарта X/Open) отличается от некоторых реализаций UNIX тем, что не требует включения специального заголовочного файла malloc.h. Кроме того, параметр size, задающий количество выделяемых байтов, — это не простой тип int, хотя обычно он задается типом беззнаковое целое (unsigned integer).

В большинстве систем Linux вы можете выделять большой объем памяти. Давайте начнем с очень простой программы из упражнения 7.1, которая, тем не менее, выигрывает соревнование со старыми программами ОС MS-DOS, поскольку они не могут обращаться к памяти за пределами базовой карты памяти ПК объемом 640 Кбайт.

Наберите следующую программу memory1.с:

#include

#include

#include

#define A_MEGABYTE (1024 * 1024)

int main() {

char *some_memory;

int megabyte = A_MEGABYTE;

int exit_code = EXIT_FAILURE;

some_memory = (char*)malloc(megabyte);

if (some_memory ! = NULL) {

sprintf(some_memory, "Hello World\n");

printf("%s", some_memory);

exit_code = EXIT_SUCCESS;

}

exit(exit_code);

}

Когда вы выполните эту программу, то получите следующий вывод:

$ ./memory1

Hello World

Как это работает

Данная программа запрашивает с помощью библиотечного вызова mallocуказатель на один мегабайт памяти. Вы проверяете, успешно ли завершился вызов malloc, и используете часть памяти, чтобы продемонстрировать ее наличие. Когда вы выполните программу, то увидите вывод фразы "Hello World", показывающий, что mallocдействительно вернул мегабайт используемой памяти. Мы не проверяем наличие мегабайта целиком; мы приняли на веру программный код malloc!

Поскольку функция mallocвозвращает указатель типа void*, вы преобразуете результат в нужный вам указатель типа char*. Эта функция возвращает память, выровненную так, что она может быть преобразована в указатель любого типа.

Простое основание — современные системы Linux применяют 32-разрядные целые и 32-разрядные указатели, что позволяет задавать до 4 Гбайт. Эта способность задавать адреса с помощью 32-разрядного указателя без необходимости применения регистров сегментов или других приемов, называется простой 32-разрядной моделью памяти. Эта модель также используется и в 32-разрядных версиях ОС Windows ХР и Vista. Тем не менее, никогда не следует рассчитывать на 32-разрядные целые, поскольку все возрастающее количество 64-разрядных версий Linux находится в употреблении.

Теперь, когда вы увидели, что ОС Linux преодолевает ограничения модели памяти ОС MS-DOS, давайте усложним ей задачу. Приведенная в упражнении 7.2 программа запрашивает выделение объема памяти, большего, чем физически есть в машине, поэтому можно предположить, что функция malloc начнет давать сбои при приближении к максимальному объему физической памяти, поскольку ядру и всем остальным выполняющимся процессам также нужна память.

С помощью программы memory2.с мы собираемся запросить больше памяти, чем физически есть в машине. Вам нужно откорректировать определение PHY_MEM_MEGSв соответствии с физическими ресурсами вашего компьютера.

#include

#include

#include

#define A_MEGABYTE (1024 * 1024)

#define PHY_MEM_MEGS 1024 /* Откорректируйте это число

должным образом */

int main() {

char *some_memory;

size_t size_to_allocate = A_MEGABYTE;

int megs_obtained = 0;

while (megs_obtained < (PHY_MEM_MEGS * 2)) {

some_memory = (char *)malloc(size_to_allocate);

if (some_memory != NULL) {

megs_obtained++;

sprintf(somememory, "Hello World");

printf("%s — now allocated %d Megabytes\n", some_memory, megs_obtained);

} else {

exit(EXIT_FAILURE);

}

}

exit(EXIT_SUCCESS);

}

Далее приведен немного сокращенный вывод: