Упражнение 8.1. Перепишите программу cat из главы 7, используя функции read, write, open и close. Замените ими соответствующие функции стандартной библиотеки. Поэкспериментируйте, чтобы сравнить быстродействие двух версий.

8.4 Произвольный доступ (lseek)

Ввод-вывод обычно бывает последовательным, т. е. каждая новая операция чтения-записи имеет дело с позицией файла, следующей за той, что была в предыдущей операции (чтения-записи). При желании, однако, файл можно читать или производить запись в него в произвольном порядке. Системный вызов lseek предоставляет способ передвигаться по файлу, не читая и не записывая данные. Так, функция

long lseek(int fd, long offset, int origin);

в файле с дескриптором fd устанавливает текущую позицию, смещая ее на величину offset относительно места, задаваемого значением origin. Значения параметра origin 0, 1 или 2 означают, что на величину offset отступают соответственно от начала, от текущей позиции или от конца файла. Например, если требуется добавить что-либо в файл (когда в командном интерпретаторе shell системы UNIX ввод перенаправлен оператором ›› в файл или когда в fopen задан аргумент "a"), то прежде чем что-либо записывать, необходимо найти конец файла с помощью вызова функции

lseek(fd, 0L, 2);

Чтобы вернуться назад, в начало файла, надо выполнить

lseek(fd, 0L, 0);

Следует обратить внимание на аргумент 0L: вместо 0L можно было бы написать (long)0 или, если функция lseek должным образом объявлена, просто 0. Благодаря lseek с файлами можно работать так, как будто это большие массивы, правда, с замедленным доступом. Например, следующая функция читает любое число байтов из любого места файла. Она возвращает число прочитанных байтов или -1 в случае ошибки.

#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*.

8.5 Пример. Реализация функций fopen и getc

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 */