Брайан Керниган - Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное

#include "syscalls.h"

/* get: читает n байт из позиции pos */

int get(int fd, long pos, char *buf, int n)

{

if (lseek(fd, pos, 0) ›= 0) /* установка позиции */

return read(fd, buf, n);

else

return -1;

}

Возвращаемое функцией lseek значение имеет тип long и является новой позицией в файле или, в случае ошибки, равно -1. Функция fseek из стандартной библиотеки аналогична lseek : от последней она отличается тем, что в случае ошибки возвращает некоторое ненулевое значение, а ее первый аргумент имеет тип FILE* .

Теперь на примере функций fopen и getc из стандартной библиотеки покажем, как описанные выше части согласуются друг с другом.

Напомним, что файлы в стандартной библиотеке описываются файловыми указателями, а не дескрипторами. Указатель файла - это указатель на структуру, содержащую информацию о файле: указатель на буфер, позволяющий читать файл большими кусками: число незанятых байтов буфера; указатель на следующую позицию в буфере; дескриптор файла; флажки, описывающие режим (чтение/запись), ошибочные состояния и т. д.

Структура данных, описывающая файл, содержится в ‹stdio.h›, который необходимо включать (с помощью #include ) в любой исходный файл, если в том осуществляется стандартный ввод-вывод. Этот же заголовочный файл включен и в исходные тексты библиотеки ввода-вывода.

В следующем фрагменте, типичном для файла ‹stdio.h›, имена, используемые только в библиотечных функциях, начинаются с подчеркивания. Это сделано для того, чтобы они случайно не совпали с именами, фигурирующими в программе пользователя. Такое соглашение соблюдается во всех программах стандартной библиотеки.

#define NULL 0

#define EOF (-1)

#define BUFSIZ 1024

#define OPEN_MAX 20 /* max число одновременно открытых файлов */

typedef struct _iobuf {

int cnt; /* количество оставшихся символов */

char *ptr; /* позиция следующего символа */

char *base; /* адрес буфера */

int flag; /* режим доступа */

int fd; /* дескриптор файла */

} FILE;

extern FILE _iob[OPEN_MAX];

#define stdin (&iob[0])

#define stdout (&_iob[1])

#define stderr (&_iob[2])

enum _flags {

_READ = 01, /* файл открыт на чтение */

_WRITE = 02, /* файл открыт на запись */

_UNBUF = 04, /* файл не буферизируется */

_EOF = 010, /* в данном файле встретился EOF */

_ERR = 020 /* в данном файле встретилась ошибка */

};

int _fillbuf(FILE *);

int _flushbuf(int, FILE *);

#define feof(p) (((p)-›flag & _EOF) != 0)

#define ferror(p) (((p)-›flag & _ERR) != 0)

#define fileno(p) ((p)-›fd)

#define getc(p) (--(p)-›cnt ›= 0 \

? (unsigned char) *(p)-›ptr++ : _fillbuf(p))

#define putc(x,p) (--(p)-›cnt ›= 0 \

? *(p)-›ptr++ = (x) : _flushbuf((x),p))

#define getchar() getc(stdin)

#define putchar(x) putc((x), stdout)

Макрос getc обычно уменьшает счетчик числа символов, находящихся в буфере, и возвращает символ, после чего приращивает указатель на единицу. (Напомним, что длинные #define с помощью обратной наклонной черты можно продолжить на следующих строках.) Когда значение счетчика становится отрицательным, getc вызывает _fillbuf , чтобы снова заполнить буфер, инициализировать содержимое структуры и выдать символ. Типы возвращаемых символов приводятся к unsigned ; это гарантирует, что все они будут положительными.

Хотя в деталях ввод-вывод здесь не рассматривается, мы все же привели полное определение putc . Сделано это, чтобы показать, что она действует во многом так же, как и getc , вызывая функцию _flushbuf , когда буфер полон. В тексте имеются макросы, позволяющие получать доступ к флажкам ошибки и конца файла, а также к его дескриптору.

Теперь можно написать функцию fopen . Большая часть инструкций fopen относится к открытию файла, к соответствующему его позиционированию и к установке флажковых битов, предназначенных для индикации текущего состояния. Сама fopen не отводит места для буфера; это делает _fillbuf при первом чтении файла.

#include

#include "syscalls.h"

#define PERMS 0666 /* RW для собственника, группы и проч. */

/* fopen: открывает файл, возвращает файловый указатель */

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 .