UNIX - Programming Environment

414 Pages·2003·2.889 MB·Russian

by  B. Kernighan, R. Pike

THE UNIX
PROGRAMMING
ENVIRONMENT
Brian W. Kernighan, Rob Pike
PRENTICE HALL
ПРОГРАММНОЕ ОКРУЖЕНИЕ
Брайан Керниган, Роб Пайк
Санкт(cid:7)Петербург–Москва
2003
Брайан Керниган, Роб Пайк
UNIX. Программное окружение
Перевод П.Шера
Главный редактор А.Галунов
Зав. редакцией Н.Макарова
Научный редактор А.Козлихин
Редактор В.Овчинников
Художник В.Гренда
Корректура С.Беляева
Верстка Н.Гриценко
Керниган Б., Пайк Р.
UNIX. Программное окружение.– Пер. с англ.– СПб: Символ(cid:20)Плюс, 2003.–
416 с., ил.
ISBN 5(cid:20)93286(cid:20)029(cid:20)4
Книга представляет собой введение в программное окружение UNIX и адресована
тем, кто хочет научиться программировать с помощью всех тех инструментов, ко(cid:20)
торые поставляются с операционной системой. Рассматривается вход в систему,
работа с файлами (cat, mv, cp, rm) и каталогами (cd, mkdir, ...), основы окружения
(переменные, маски), фильтры (grep, sed, awk), программирование оболочки (цик(cid:20)
лы, сигналы, аргументы, стандартный ввод(cid:20)вывод), введение в системные вызовы
(read, write, open, creat, ...), введение в программирование с использованием lex,
yacc и make, работа с документацией с помощью troff, tbl и eqn. Приводимые при(cid:20)
меры не придуманы специально для этой книги, – некоторые из них впоследствии
стали частью комплекта программ, используемых каждый день. Программы напи(cid:20)
саны на Си. Предполагается, что читатель знает или хотя бы изучает этот язык.
Прочтение этой книги как новичками, так и опытными пользователями поможет
понять, как сделать работу с системой эффективной и приносящей удовольствие.
ISBN 5(cid:2)93286(cid:2)029(cid:2)4
ISBN 0(cid:2)13(cid:2)937681(cid:2)X (англ)
© Издательство Символ(cid:20)Плюс, 2003
Original English language title: UNIX ® Programming Environment, The First Editi(cid:20)
on by Brian W. Kernighan, Copyright © 1984, All Rights Reserved. Published by ar(cid:20)
rangement with the original publisher, Pearson Education, Inc., publishing as PREN(cid:20)
TICE HALL.
Название оригинала на английском языке: UNIX ® Programming Environment,
The First Edition by BrianW.Kernighan, Copyright © 1984, все права защищены.
Публикуется по соглашению с оригинальным издателем, Pearson Education, Inc.
(PRENTICE HALL).
Все права на данное издание защищены Законодательством РФ, включая право на полное или час(cid:20)
тичное воспроизведение в любой форме. Все товарные знаки или зарегистрированные товарные зна(cid:20)
ки, упоминаемые в настоящем издании, являются собственностью соответствующих фирм.
Издательство«Символ(cid:20)Плюс».199034,Санкт(cid:20)Петербург,16линия,7,
тел.(812) 324(cid:20)5353, [email protected]. Лицензия ЛП N 000054 от 25.12.98.
Налоговая льгота – общероссийский классификатор продукции
ОК 005(cid:20)93, том 2; 953000 – книги и брошюры.
Подписано в печать 20.03.2003. Формат 70х100 1/16. Печать офсетная.
Объем 26 печ.л. Тираж 3000 экз. Заказ N
Отпечатано с диапозитивов в Академической типографии «Наука» РАН
199034, Санкт(cid:20)Петербург, 9 линия, 12.
Оглавление
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1. UNIX для начинающих. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
1.1. Давайте начнем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
1.2. Повседневная работа: файлы и основные команды . . . . . . . . .27
1.3. Снова о файлах: каталоги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
1.4. Оболочка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
1.5. Оставшаяся часть системы UNIX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
История и библиография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
2. Файловая система. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
2.1. Основы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
2.2. Что в файле? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
2.3. Каталоги и имена файлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
2.4. Права доступа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
2.5. Индексные дескрипторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
2.6. Иерархия каталогов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86
2.7. Устройства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
История и библиография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
3. Работа с оболочкой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
3.1. Структура командной строки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
3.2. Метасимволы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
3.3. Создание новых команд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
3.4. Аргументы и параметры команд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108
3.5. Вывод программы в качестве аргументов . . . . . . . . . . . . . . . . .112
3.6. Переменные оболочки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114
3.7. Снова о перенаправлении ввода(cid:20)вывода. . . . . . . . . . . . . . . . . . .119
3.8. Циклы в программах оболочки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
3.9. Команда bundle: сложим все вместе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
3.10. Зачем нужна программируемая оболочка?. . . . . . . . . . . . . . .126
История и библиография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
6 Оглавление
4. Фильтры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
4.1. Семейство программ grep. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130
4.2. Другие фильтры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
4.3. Потоковый редактор sed. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
4.4. Язык сканирования и обработки шаблонов awk . . . . . . . . . . .144
4.5. Хорошие файлы и хорошие фильтры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162
История и библиография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163
5. Программирование в оболочке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165
5.1. Переделываем команду cal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166
5.2. Какие команды мы выполняем, или команда which. . . . . . . .171
5.3. Циклы while и until: организация поиска. . . . . . . . . . . . . . . . .177
5.4. Команда trap: перехват прерываний. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183
5.5. Замена файла: команда overwrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185
5.6. Команда zap: уничтожение процесса по имени . . . . . . . . . . . .190
5.7. Команда pick: пробелы и аргументы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .192
5.8. Команда news: служебные сообщения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195
5.9. Отслеживание изменений файла: get и put. . . . . . . . . . . . . . . .198
5.10. Оглянемся назад. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
История и библиография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204
6. Программирование с использованием
стандартного ввода(cid:2)вывода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205
6.1. Стандартный ввод и вывод: vis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206
6.2. Аргументы программы: vis, версия 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .210
6.3. Доступ к файлам: vis, версия 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212
6.4. Поэкранный вывод: команда p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216
6.5. Пример: pick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222
6.6. Об ошибках и отладке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223
6.7. Пример: zap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226
6.8. Интерактивная программа сравнения файлов: idiff. . . . . . . .229
6.9. Доступ к окружению. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .235
История и библиография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .236
7. Системные вызовы UNIX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237
7.1. Низкоуровневый ввод(cid:20)вывод. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237
7.2. Файловая система: каталоги. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245
7.3. Файловая система: индексные дескрипторы . . . . . . . . . . . . . .250
7.4. Процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256
7.5. Сигналы и прерывания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .261
История и библиография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267
Оглавление 7
8. Разработка программ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .269
8.1. Этап1: Калькулятор, выполняющий четыре операции. . . . .270
8.2. Этап2: Переменные и обработка ошибок. . . . . . . . . . . . . . . . . .279
8.3. Этап3: Произвольные имена переменных;
встроенные функции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .283
8.4. Этап4: Строим вычислительную машину . . . . . . . . . . . . . . . . .295
8.5. Этап5: Управляющая логика и операторы отношения . . . . .303
8.6. Этап6: Функции и процедуры; ввод(cid:20)вывод. . . . . . . . . . . . . . . .310
8.7. Оценка производительности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .320
8.8. Оглянемся назад. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .322
История и библиография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .324
9. Подготовка документов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .325
9.1. Макропакет ms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .327
9.2. Использование самой программы troff . . . . . . . . . . . . . . . . . . .335
9.3. Препроцессоры tbl и eqn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .339
9.4. Страница руководства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .347
9.5. Другие средства подготовки документов . . . . . . . . . . . . . . . . . .350
История и библиография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353
10. Эпилог. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .355
Краткое описание редактора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .359
Руководство по HOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .371
Исходный код HOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .377
Алфавитный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .395

Предисловие
«Количество инсталляций UNIX возросло до 10, а ожидается еще
больший рост».
(Справочное руководство по системе UNIX, 2(cid:20)е издание, июнь
1972 года.)
Операционная система UNIX1 стартовала на неиспользовавшейся DEC
PDP(cid:20)7 в Bell Laboratories в 1969 году. Кен Томпсон (Ken Thompson)
при помощи и поддержке Руда Канадея (Rudd Canaday), Дага Мак(cid:20)Ил(cid:20)
роя (Doug McIlroy), Джо Оссанны (Joe Ossanna) и Денниса Ритчи (Den(cid:20)
nis Ritchie) написал небольшую универсальную систему с разделением
времени, достаточно удобную для того, чтобы привлечь пользовате(cid:20)
лей, и в конечном счете создавшую достаточный кредит доверия для
покупки более мощной машины – PDP(cid:20)11/20. Одним из первых поль(cid:20)
зователей стал Ритчи, который помогал перенести систему на PDP(cid:20)11
в 1970 году. Кроме того, Ритчи спроектировал и написал компилятор
для языка программирования Си. В 1973 году Ритчи и Томпсон пере(cid:20)
писали ядро UNIX на Си, прервав таким образом традицию написания
системного программного обеспечения на языке ассемблера. И после
этой переделки система, по существу, стала тем, чем она и является се(cid:20)
годня.
Примерно в 1974 году система была разрешена для использования в
университетах «в учебных целях», а через несколько лет стали доступ(cid:20)
ны ее коммерческие версии. В это время системы UNIX процветали в
Bell Laboratories– они проникли в лаборатории, проекты по разработ(cid:20)
ке программного обеспечения, центры обработки текстов и системы
поддержки операций в телефонных компаниях. С того времени UNIX
распространилась по всему миру– десятки тысяч систем установлено
на различное оборудование, от микрокомпьютеров до самых крупных
мэйнфреймов.
Почему UNIX имела такой успех? Можно привести несколько причин.
Во(cid:20)первых, благодаря тому что она написана на языке Си, она перено(cid:20)
1 UNIX– это торговая марка Bell Laboratories. «UNIX»– это не акроним, это
намек на MULTICS, операционную систему, над которой Томпсон и Ритчи
работали до UNIX.
10 Предисловие
сима – UNIX(cid:20)системы работают на всевозможных компьютерах, от
микропроцессоров до мэйнфреймов; это важное коммерческое преиму(cid:20)
щество. Во(cid:20)вторых, исходный код доступен и написан на языке высоко(cid:20)
го уровня, что делает простым адаптирование системы для специфичес(cid:20)
ких требований пользователей. Наконец, и это самое важное, UNIX –
хорошая операционная система, особенно для программистов. Среда
программирования UNIX поразительно богата и продуктивна.
Хотя UNIX и представляет ряд новаторских программ и технологий,
действенность системы не определяется какой(cid:20)то одной программой
или концепцией. Эффективность UNIX определяется применением
особого подхода к программированию, философией использования
компьютера. Для того чтобы описать эту философию, одного предложе(cid:20)
ния, конечно же, недостаточно, но вот ее основная идея– мощность сис(cid:20)
темы в огромной степени определяется взаимодействием программ, а
не их наличием. Многие UNIX(cid:20)программы по отдельности выполняют
довольно тривиальные задачи, но будучи объединенными с другими,
образуют полный и полезный инструментарий.
Цель этой книги в том, чтобы представить философию программирова(cid:20)
ния в UNIX. Основа этой философии– взаимодействие программ, по(cid:20)
этому, хотя основное место отводится обсуждению отдельных инстру(cid:20)
ментов, на протяжении всей книги обсуждается и тема комбинирова(cid:20)
ния программ, а также их использования для построения других про(cid:20)
грамм. Чтобы правильно работать с системой UNIX и ее компонента(cid:20)
ми, надо не только понимать, как применять программы, но и знать,
как они взаимодействуют с окружением.
По мере распространения UNIX становилось все меньше тех, кто ква(cid:20)
лифицированно использовал бы ее приложения. Нередко случалось
так, что опытным пользователям, в том числе и авторам этой книги,
удавалось найти только «топорное» решение задачи, или же они писа(cid:20)
ли программы для выполнения заданий, которые без проблем обраба(cid:20)
тывались уже существующими средствами. Конечно же, чтобы найти
красивое решение, необходимы опыт и понимание системы. Хотелось
бы надеяться, что прочтение этой книги поможет как новичкам, так и
«бывалым» пользователям понять, как сделать работу с системой наи(cid:20)
более эффективной и приносящей удовольствие. Используйте систему
UNIX правильно!
Мы адресуем книгу программистам(cid:20)одиночкам в надежде, что, сделав
их труд более продуктивным, мы тем самым сделаем более эффектив(cid:20)
ной и групповую работу. Хотя книга предназначена в основном для
специалистов, содержание первых четырех или даже пяти глав можно
понять, не имея опыта программирования, так что они могут иметь
ценность и для других пользователей.
Везде, где возможно, приводятся не специально придуманные, а ре(cid:20)
альные примеры. Случалось даже, что программы, написанные как
примеры для этой книги, впоследствии становились частью комплек(cid:20)