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@uturned0(Yasunori Kuji)

ふつうのLinuxプログラミングをやってみる その５

Last updated at Posted at 2020-11-04

有名な本らしいので買ってみました
ふつうのLinuxプログラミング Linuxの仕組みから学べるgccプログラミングの王道
ふつうのLinuxプログラミング 第2版　Linuxの仕組みから学べるgccプログラミングの王道

ふつうのLinuxプログラミングをやってみる その１
https://qiita.com/uturned0/items/b9ae846f2aff5865c074
ふつうのLinuxプログラミングをやってみる その2
https://qiita.com/uturned0/items/56beac990cdd6f1059ed
ふつうのLinuxプログラミングをやってみる その3
https://qiita.com/uturned0/items/675092da8aa89c4b1ff0
その４
https://qiita.com/uturned0/items/8f5765cfc0f0be8a1981
その５
https://qiita.com/uturned0/items/ab97deb489c994a836da
その６
https://qiita.com/uturned0/items/b7df48e87ae9170f3698
その７
https://qiita.com/uturned0/items/263151cf7c83bff7fac1
その７−３
https://qiita.com/uturned0/items/3fbf3ed6bb2a47325f59

chapter 5

file descripter はただのint = streamの番号,IDのようなもの

どのprocessも３つのストリームがあって、file descripterが既知のものに鳴っている

fd 0 = standard input = マクロ名 STDIN_FILENO = path: /dev/stdin
fd 1 = standard output = マクロ名 STDOUT_FILENO = path: /dev/stdout
fd 2 = standard errour output = マクロ名 STDERR_FILENO = path: /dev/stderr

標準入力の標準はデフォルトという意味

$ cat
aaa
aaa

cat コマンドは引数なしだとstdinをstdout煮出すだけの動きをする。ストリームをin-outつないでるだけ。

$ cat < .bashrc
# .bashrc
# Source global definitions
...

ファイルを与えた時、catは実はファイルをreadするということをしていない！！　シェルが勝手にファイルの中身をstdinとしてcatに渡しているだけ。 catは入力がファイルだということを知らない そうだったんだ！！！！！すげぇ！！

STDERRがあるのは、pipeしてると次のprocessのstdinに入って、気付かないから。stderrは特別に、その外に表示することになってる。アタマイイ。stdoutは機械向け、stderrは人間向け。なるほど。

read(2)

$ man 2 read すると

名前
read - ファイルディスクリプタから読み込む

書式

   #include <unistd.h>

   ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);    <---プロトタイプ宣言

ssize_t は符号付き整数型、size_tは符号なし整数型、つまり int/longなんだけど、kenelが違うとint型の仕様が違ったりするので、その際を隠蔽してる。必ずssize_tを使う。

C 言語のプロトタイプとは

先に名前、返り値だけ指定しといて、後で中身を書くやり方のやーつ

/* プロトタイプ宣言 */
void hello(void);
 
int main(void){
  ...長い処理
}
 
/* hello関数をあとで宣言 */
void hello(void){
  printf("Hello, World!\n");
}

https://webkaru.net/clang/function-declaration-prototypes/

人間が読める文字を格納するchar配列の最後は '\0 にするのが慣習。printfがそう。しかしread()は違う。
read()→printf()するとヤバい。

この本のストリームとは

file descripterで表現され、read() write() を呼べるもののこと

fileをopenすると read/writeできるものが作られる。そこにはストリームがある。
pipe/network socketもストリームの仲間。

open(2)

$ man 2 open
名前
       open, creat - ファイルやデバイスのオープン、作成を行う

書式
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/stat.h>
       #include <fcntl.h>

       int open(const char *pathname, int flags);
       int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

       int creat(const char *pathname, mode_t mode);

openはpathにつながるストリームを作成し、そのストリームを指す file descripterを返す ほう。socketみたいなものを開いて、そのIDを返すのか。なるほど

2nd argのflagは O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR 文字通りｒ・ｗ・ｒｗ

書き込む場合(O_WRONLY or O_RDWR) は追加のflagを一緒に2nd argに入れられるぽい

O_CREAT if not exist, create a file
O_EXCL if exist return error
O_TRUNC if exist make the file empty
O_APPEND 追記していく

close()

ファイルを閉じる＝ストリームを破棄する＝close()
kernelがprocess終了時に全streamは破棄してくれる。プロセスが使える同時ストリーム数は制限がある。
close()したほうがよさげ。

cat コマンドを作る

# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>
# include <unistd.h>
# include <sys/types.h>
# include <sys/stat.h>
# include <fcntl.h>

static void do_cat(const char *path);
static void die(const char *s);

int
main(int argc, char *argv[])
{
	int i;
	if (argc < 2) {
		fprintf(stderr, "%s: file name not given\n", argv[0]);
		exit(1);
	}
	for (i=1; i<argc; i++) {
		do_cat(argv[i]);
	}
	exit(0);
}

# define BUFFER_SIZE 2048

static void
do_cat(const char *path)
{
	int fd;
	unsigned char buf[BUFFER_SIZE];
	int n;

	fd = open(path, O_RDONLY);
	if (fd < 0) die(path);
	for (;;) {
		n = read(fd, buf, sizeof buf);
		if (n < 0) die(path);
		if (n == 0) break;
		if (write(STDOUT_FILENO, buf, n) < 0) die (path);
	}
	if (close(fd) < 0) die(path);
}

static void
die(const char *s)
{
	perror(s);
	exit(1);
}

コンパイル
$ gcc -Wall -O2 cat.c

実行
$ ./a.out
./a.out: file name not given

ファイル渡す
$ ./a.out /etc/passwd
##
# User Database
#
...

複数ファイル
$ ./a.out /etc/hosts /etc/resolv.conf
##
# Host Database
#
...
# macOS Notice
#
# This file is not consulted for DNS hostname resolution, address
...

エラー
$ ./a.out notexist
notexist: No such file or directory

おお〜〜〜動いた〜〜〜〜！！！

argc 引数の数。

argv[0] programの名前

For (;;) 泣いても喚いても繰り返せ

n==0 ファイルが終わったら。

$ man 2 read
RETURN VALUES
     If successful, the number of bytes actually read is returned.  Upon reading end-of-file, zero is returned.

ということなので、read()で0が来たらファイルの終わり。その続きに

 Otherwise, a -1 is returned and
     the global variable errno is set to indicate the error.

errorなら -1 がreturnとある. do_catの中のエラー処理はそんな漢字。

read(fd, buf, sizeof buf) の意味

fd = open()したfileのstream. stream IDぽいintが入ってる。open()がIDを作ってreturnしてくれる

buf = fdから入ってきたデータ(byte列）を貯めるバッファ。

sizeof buf = buf変数の長さ。最大でここまでreadする（bufに貯める)オプション
defineしてるBUFFER_SIZEにしても動くけど、bufとBUFFER_SIZEの関連がこの行だけではわからないので、sizeof buf のほうが良いコード。

n = read()が読み込んだサイズ。途中でファイル終わることもあるので。これをwrite()にわたす

bufは初期化されず、常に上書きされている

bufを初期化しないのに、ループでread()から詰め込んでイケてるのはなぜだろう。もしかしてbufは常に上書きされてて、でもwrite()するときに必要な n byteしか出力しないからバレてないんじゃないだろうか。

試した。

こういうファイルを作る

$ cat test.txt
abc
d

catコマンドのbuffer sizeを変更

# define BUFFER_SIZE 4  <--- abc[改行]の4バイトがバッファになるように

write()を1byte (n+1)多く出すようにする

		if (write(STDOUT_FILENO, buf, n+1) < 0) die (path);

実行したら、通り過ぎたはずの c が出てきた！

$ ./a.out test
abc
d
c$

1行目で入ったbufは きっと abc[改行]
2行目は d[改行] がread()されたはずで、でもbufには前のループのが残ってるのできっと d[改行]c[改行] になったんじゃないだろうか。n+1しか出してないので d[改行]c だけ出た。

		if (write(STDOUT_FILENO, buf, n+2) < 0) die (path);

↑ n+2 にしたら、予想通りcの後ろの改行もでました

$ ./a.out test
abc
d
c
$

perror()

よくわからんかった。errnoに合わせたエラーメッセージを標準出力に返す。stderrじゃないのね。
errnoがどこから来るのかよくわからん。die()すると、例えば read()のエラー EFAULT が謎の通路を通ってperror()に届くんだろうか。perror()はprogram名(argv[0]) と errnoから作ったエラーメッセージを出す。
perror(path) といって渡したpathは何も表示されない。謎すぎる。

lseek()

fdのcursor(file offset)を動かせる。試しにwrite()するたびにlseek +1 してみた。

		if (write(STDOUT_FILENO, buf, n) < 0) die (path);
		lseek(fd, +1, SEEK_CUR);            <------------------

各行の先頭文字を消すつもりだったけど、ずれがずれを生むのでずれずれになった。なるほど。

image.png

いくらでも引数をたしてもいいという ... 

$ man ioctl
NAME
     ioctl -- control device

SYNOPSIS
     #include <sys/ioctl.h>

     int
     ioctl(int fildes, unsigned long request, ...);

第3引数の... は可変長引数で、好きな数だけ好きな型の引数を渡していい、という意味

練習問題 5.8

catが引数無しで来たらstdinを引くようにする

引数なしエラーのとこで do_catに "/dev/stdin" を渡すだけでよい。

main(int argc, char *arvg[])
{
	int i;
	if (argc < 2) {
		do_cat("/dev/stdin");
	}

結果

$ gcc -Wall -O2 cat.c && ./a.out test
abc
def
xyz
012

$ gcc -Wall -O2 cat.c && ./a.out
a
a
b
b
c
c
^C

最初シングルquoteで書いたらwarningが出て、double quotesにしたら直った。なんとなく最近読んだ これならわかる! C言語入門講座 第2版 が役に立った。何がどう違うのか忘れたけど、signel/doulbe quoteはすっごい違うものという記憶は残ってた。

byte単位で読むread()の問題

きれいにいけば日本語も表示できるが、ちょっとでもずれると文字化けする。
文字単位で拾えればこうはならない。それは、次のchapterで。

image.png

ふう。やっとchapter 5 終わった。もう1時。おやすみなさい。本格的になってきた！

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