UNIX — универсальная среда программирования

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.

11

Ранняя версия файловой системы UNIX была уничтожена служебной программой, нарушившей это правило, поскольку команда, которая выглядела безобидной, расписала весь диск.

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).