Язык С

Пример - реализация функций FOPEN и GETC


Давайте теперь на примере реализации функций FOPEN и GETC из стандартной библиотеки подпрограмм продемонстрируем, как некоторые из описанных элементов объединяются вместе. Напомним, что в стандартной библиотеке файлы описыватся посредством указателей файлов, а не дескрипторов. Указатель файла является указателем на структуру, которая содержит несколько элементов информации о файле: указатель буфера, чтобы файл мог читаться большими порциями; счетчик числа символов, оставшихся в буфере; указатель следующей позиции символа в буфере; некоторые признаки, указывающие режим чте- ния или записи и т.д.; дескриптор файла. Описывающая файл структура данных содержится в файле STDIO.H, который должен включаться (посредством #INCLUDE) в любой исходный файл, в котором используются функции из стан- дартной библиотеки. Он также включается функциями этой биб- лиотеки. В приводимой ниже выдержке из файла STDIO.H имена, предназначаемые только для использования функциями библиоте- ки, начинаются с подчеркивания, с тем чтобы уменьшить веро- ятность совпадения с именами в программе пользователя.

DEFINE _BUFSIZE 512 DEFINE _NFILE 20 /*FILES THAT CAN BE HANDLED*/ TYPEDEF STRUCT _IOBUF \( CHAR *_PTR; /*NEXT CHARACTER POSITION*/ INT _CNT; /*NUMBER OF CHARACTERS LEFT*/ CHAR *_BASE; /*LOCATION OF BUFFER*/ INT _FLAG; /*MODE OF FILE ACCESS*/ INT _FD; /*FILE DESCRIPTOR*/ ) FILE; XTERN FILE _IOB[_NFILE];

DEFINE STDIN (&_IOB[0]) DEFINE STDOUT (&_IOB[1]) DEFINE STDERR (&_IOB[2])

DEFINE _READ 01 /* FILE OPEN FOR READING */ DEFINE _WRITE 02 /* FILE OPEN FOR WRITING */ DEFINE _UNBUF 04 /* FILE IS UNBUFFERED */ DEFINE _BIGBUF 010 /* BIG BUFFER ALLOCATED */ DEFINE _EOF 020 /* EOF HAS OCCURRED ON THIS FILE */ DEFINE _ERR 040 /* ERROR HAS OCCURRED ON THIS FILE */ DEFINE NULL 0 DEFINE EOF (-1)

DEFINE GETC(P) (--(P)->_CNT >= 0 \ ? *(P)->_PTR++ & 0377 : _FILEBUF(P)) DEFINE GETCHAR() GETC(STDIN)

DEFINE PUTC(X,P) (--(P)->_CNT >= 0 \ ? *(P)->_PTR++ = (X) : _FLUSHBUF((X),P)) DEFINE PUTCHAR(X) PUTC(X,STDOUT)


В нормальном состоянии макрос GETC просто уменьшает счетчик, передвигает указатель и возвращает символ. (Если определение #DEFINE слишком длинное, то оно продолжается с помощью обратной косой черты). Если однако счетчик становит- ся отрицательным, то GETC вызывает функцию _FILEBUF, которая снова заполняет буфер, реинициализирует содержимое структуры и возвращает символ. Функция может предоставлять переносимый интерфейс и в то же время содержать непереносимые конструк- ции: GETC маскирует символ числом 0377, которое подавляет знаковое расширение, осуществляемое на PDP-11, и тем самым гарантирует положительность всех символов. Хотя мы не собираемся обсуждать какие-либо детали, мы все же включили сюда определение макроса PUTC, для того что- бы показать, что она работает в основном точно также, как и GETC, обращаясь при заполнении буфера к функции _FLUSHBUF. Теперь может быть написана функция FOPEN. Большая часть программы функции FOPEN связана с открыванием файла и распо- ложением его в нужном месте, а также с установлением битов признаков таким образом, чтобы они указывали нужное состоя- ние. Функция FOPEN не выделяет какой-либо буферной памяти; это делается функцией _FILEBUF при первом чтении из файла.

#INCLUDE <STDIO.H>

#DEFINE PMODE 0644 /*R/W FOR OWNER;R FOR OTHERS*/ FILE *FOPEN(NAME,MODE) /*OPEN FILE,RETURN FILE PTR*/ REGISTER CHAR *NAME, *MODE; \( REGISTER INT FD; REGISTER FILE *FP; IF(*MODE !='R'&&*MODE !='W'&&*MODE !='A') \( FPRINTF(STDERR,"ILLEGAL MODE %S OPENING %S\N", MODE,NAME); EXIT(1); \) FOR (FP=_IOB;FP<_IOB+_NFILE;FP++) IF((FP->_FLAG & (_READ \! _WRITE))==0) BREAK; /*FOUND FREE SLOT*/ IF(FP>=_IOB+_NFILE) /*NO FREE SLOTS*/ RETURN(NULL); IF(*MODE=='W') /*ACCESS FILE*/ FD=CREAT(NAME,PMODE); ELSE IF(*MODE=='A') \( IF((FD=OPEN(NAME,1))==-1) FD=CREAT(NAME,PMODE); LSEEK(FD,OL,2); \) ELSE FD=OPEN(NAME,0); IF(FD==-1) /*COULDN'T ACCESS NAME*/ RETURN(NULL); FP->_FD=FD; FP->_CNT=0; FP->_BASE=NULL; FP->_FLAG &=(_READ \! _WRITE); FP->_FLAG \!=(*MODE=='R') ? _READ : _WRITE; RETURN(FP); \)



Функция _FILEBUF несколько более сложная. Основная труд- ность заключается в том, что _FILEBUF стремится разрешить доступ к файлу и в том случае, когда может не оказаться дос- таточно места в памяти для буферизации ввода или вывода. ес- ли пространство для нового буфера может быть получено обра- щением к функции CALLOC, то все отлично; если же нет, то _FILEBUF осуществляет небуферизованный ввод/ вывод, исполь- зуя отдельный символ, помещенный в локальном массиве.

#INCLUDE <STDIO.H>

_FILLBUF(FP) /*ALLOCATE AND FILL INPUT BUFFER*/ REGISTER FILE *FP; ( STATIC CHAR SMALLBUF(NFILE);/*FOR UNBUFFERED 1/0*/ CHAR *CALLOC(); IF((FR->_FLAG&_READ)==0\!\!(FP->_FLAG&(EOF\!_ERR))\!=0 RETURN(EOF); WHILE(FP->_BASE==NULL) /*FIND BUFFER SPACE*/ IF(FP->_FLAG & _UNBUF) /*UNBUFFERED*/ FP->_BASE=&SMALLBUF[FP->_FD]; ELSE IF((FP->_BASE=CALLOC(_BUFSIZE,1))==NULL) FP->_FLAG \!=_UNBUF; /*CAN'T GET BIG BUF*/ ELSE FP->_FLAG \!=_BIGBUF; /*GOT BIG ONE*/ FP->_PTR=FP->_BASE; FP->_CNT=READ(FP->_FD, FP->_PTR, FP->_FLAG & _UNBUF ? 1 : _BUFSIZE); FF(--FP->_CNT<0) \( IF(FP->_CNT== -1) FP->_FLAG \! = _EOF; ELSE FP->_FLAG \! = _ ERR; FP->_CNT = 0; RETURN(EOF); \) RETURN(*FP->_PTR++ & 0377); /*MAKE CHAR POSITIVE*/ )

При первом обращении к GETC для конкретного файла счетчик оказывается равным нулю, что приводит к обращению к _FILEBUF. Если функция _FILEBUF найдет, что этот файл не от- крыт для чтения, она немедленно возвращает EOF. В противном случае она пытается выделить большой буфер, а если ей это не удается, то буфер из одного символа. При этом она заносит в _FLAG соответствующую информацию о буферизации. Раз буфер уже создан, функция _FILEBUF просто вызывает функцию READ для его заполнения, устанавливает счетчик и указатели и возвращает символ из начала буфера. Единственный оставшийся невыясненным вопрос состоит в том, как все начинается. Массив _IOB должен быть определен и инициализирован для STDIN, STDOUT и STDERR:

FILE _IOB[NFILE] = \( (NULL,0,_READ,0), /*STDIN*/ (NULL,0,NULL,1), /*STDOUT*/ (NULL,0,NULL,_WRITE \! _UNBUF,2) /*STDERR*/ );

Из инициализации части _FLAG этого массива структур видно, что файл STDIN предназначен для чтения, файл STDOUT - для записи и файл STDERR - для записи без использования буфера.

Упражнение 8-3

-------------- Перепишите функции FOPEN и _FILEBUF, используя поля вместо явных побитовых операций.

Упражнение 8-4

--------------- Разработайте и напишите функции _FLUSHBUF и FCLOSE.

Упражнение 8-5

--------------- Стандартная библиотека содержит функцию

FSEEK(FP, OFFSET, ORIGIN)

которая идентична функции LSEEK, исключая то, что FP являет- ся указателем файла, а не дескриптором файла. Напишите FSEEK. Убедитесь, что ваша FSEEK правильно согласуется с бу- феризацией, сделанной для других функций библиотеки.




    Содержание раздела